(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス条件に応じて交換することができるように構成された、直径及び／又は長さの異なる複数のヒータからなるヒータ群から、排ガス条件に応じて選ばれた、主要部がスパイラル形状を有するヒータと、
前記ヒータがその内側に挿入保持される外周管と、
前記ヒータの外周面と前記外周管の内周面の間に、前記ヒータのスパイラル状のスリットからヒータの外周面側に流出した排ガスの通路となる空間が形成されるような態様で前記ヒータを前記外周管の内側に保持する保持治具と
を具備してなり、
前記ヒータの一端側開口からヒータの内側に排ガスを供給するとともに、ヒータのスパイラル状のスリットから排ガスをヒータの外側に流出させることにより、排ガスをヒータの表面に接触させて排ガス中に含まれる被処理物質を分解させ、処理済みの排ガスを前記外周管の所定の位置から系外に排出するようにしたことを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
前記外周管の排ガス出口側の所定の位置に、処理された排ガスを排出するための排気管が配設されているとともに、前記ヒータの両端側の外周面と前記外周管の両端側の内周面との間に筒状部材からなる保持治具が配設されており、かつ、処理された排ガスを、気流を乱すことなく前記排気管に導くことができるように、前記排ガス出口側の保持治具の、排ガス入口側の保持治具と対向する側の端面と、前記排気管の中心軸のなす角度θを、９０°＜θ＜１８０°の範囲になるようにしたことを特徴とする請求項１記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記排ガス入口側の保持治具として、その一方の端部が前記外周管とヒータの間に嵌入するような形状を有し、かつ、他方の端部には、ヒータの内径と略同一の直径を有する排ガス供給口が形成された構造のものを用いたことを特徴とする請求項１又は２記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記ヒータとして、発熱部がＳｉＣからなるヒータを用いたことを特徴とする請求項１，２又は３記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、排ガス処理装置に関し、詳しくは、セラミックを熱処理する際に発生する被処理物質を含む排ガスを処理する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば、セラミックス電子部品などの製造工程において、セラミック原料を成形したセラミック素体などを焼成する際には、セラミック中に含まれるバインダーなどの有機系分解ガスやそれが不完全に燃焼した燃焼ガスなど（以下「被処理物質」）を含む排ガスが発生する。そして、この排ガスは、人体に有害であったり、悪臭を有していたりするため、通常、なんらかの処理を行うことが必要となる。
【０００３】
そこで従来は、小型の排ガス処理装置として、白金触媒を利用した触媒式処理装置が一般に利用されている。この触媒式処理装置においては、触媒効果を十分に発揮させるため、操作温度を２００〜３００℃としているが、この温度は有機系の被処理物質の沸点と大差のない温度であり、熱エネルギーによる燃焼作用はあまり期待できず、被処理物質の分解は、触媒の作用によるところが大きい。したがって、排ガスの流量が大きい場合や排ガス中の被処理物質濃度が高い場合などにおいては、コストの上昇を招くという問題点がある。
【０００４】
また、触媒は、ハニカム構造などの多孔体を母体としており、目詰りを起こしやすく、その度ごとに熱処理を行うことが必要になり、保守に手間がかかるという問題点がある。
【０００５】
本願発明は、上記問題点を解決するものであり、排ガス量が多い場合や排ガス中の被処理物質濃度が高い場合などにおいても、排ガスを効率よく処理することが可能な排ガス処理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】
上記の目的を達成するために、本願発明（請求項１）の排ガス処理装置は、排ガス条件に応じて交換することができるように構成された、直径及び／又は長さの異なる複数のヒータからなるヒータ群から、排ガス条件に応じて選ばれた、主要部がスパイラル形状を有するヒータと、前記ヒータがその内側に挿入保持される外周管と、前記ヒータの外周面と前記外周管の内周面の間に、前記ヒータのスパイラル状のスリットからヒータの外周面側に流出した排ガスの通路となる空間が形成されるような態様で前記ヒータを前記外周管の内側に保持する保持治具とを具備してなり、前記ヒータの一端側開口からヒータの内側に排ガスを供給するとともに、ヒータのスパイラル状のスリットから排ガスをヒータの外側に流出させることにより、排ガスをヒータの表面に接触させて排ガス中に含まれる被処理物質を分解させ、処理済みの排ガスを前記外周管の所定の位置から系外に排出することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２の排ガス処理装置は、前記外周管の排ガス出口側の所定の位置に、処理された排ガスを排出するための排気管が配設されているとともに、前記ヒータの両端側の外周面と前記外周管の両端側の内周面との間に筒状部材からなる保持治具が配設されており、かつ、処理された排ガスを、気流を乱すことなく前記排気管に導くことができるように、前記排ガス出口側の保持治具の、排ガス入口側の保持治具と対向する側の端面と、前記排気管の中心軸のなす角度θを、９０°＜θ＜１８０°の範囲になるようにしたことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３の排ガス処理装置は、前記排ガス入口側の保持治具として、その一方の端部が前記外周管とヒータの間に嵌入するような形状を有し、かつ、他方の端部には、ヒータの内径と略同一の直径を有する排ガス供給口が形成された構造のものを用いたことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４の排ガス処理装置は、前記ヒータとして、発熱部がＳｉＣからなるヒータを用いたことを特徴としている。
【００１０】
【作用】
本願発明（請求項１）の排ガス処理装置においては、排ガス条件に応じて交換することができるように構成された、直径及び／又は長さの異なる複数のヒータからなるヒータ群から、排ガス条件に応じて選ばれた、主要部がスパイラル形状を有するヒータを外周管の内側に挿入し、保持治具により、ヒータの外周面と外周管の内周面の間に、ヒータのスパイラル状のスリットからヒータの外周面側に流出した排ガスの通路となる空間が形成されるような態様で、ヒータを外周管の内側に保持するようにしているので、ヒータの内側に供給された排ガスが、ヒータのスパイラル状のスリットから外側に流出する際にヒータの表面と密に接触し、排ガス中に含まれる被処理物質が効率よく酸化分解される。
また、直径及び／又は長さの異なる複数のヒータからなるヒータ群を用意し、排ガス条件に応じてヒータを交換して用いるようにしているので、排ガスの量や排ガス中の被処理物質濃度などに適した条件で効率よく排ガスの処理を行うことが可能になる。
すなわち、本願発明の排ガス処理装置は、主要部がスパイラル形状を有する、排ガス条件に応じたヒータを所定の温度に加熱し、その一端側開口から、ヒータの内側に排ガスを供給し、ヒータのスパイラル状のスリットから排ガスをヒータの外側に流出させるようにしているので、排ガスとヒータを密に接触させることが可能になり、排ガス中に含まれる被処理物質の酸化分解を促進して、排ガス量が多い場合や排ガス中の被処理物質濃度が高いような場合にも、排ガスを効率よく処理することができるようになる。また、ヒータの表面で被処理物質を直接酸化分解させるようにしているので、目詰りも起こらず、触媒式の処理方法のように触媒機能の定期的な確認や交換を不要にすることが可能になるとともに、ヒータを交換可能にしているので、排ガスの量や排ガス中の被処理物質濃度などに適した条件で効率よく排ガスの処理を行うことが可能になる。
【００１１】
また、請求項２の排ガス処理装置のように、外周管の排ガス出口側の所定の位置に、処理された排ガスを排出するための排気管が配設された外周管の両端側の内周面と、ヒータの両端側の外周面との間に筒状部材からなる保持治具を配設するとともに、排ガス出口側の保持治具の、排ガス入口側の保持治具と対向する側の端面と排気管の中心軸のなす角度θを、９０°＜θ＜１８０°の範囲とすることにより、処理された排ガスを、気流を乱すことなく排気管に導くことが可能になり、効率よく排ガスの処理を行うことができるようになる。なお、上記の角度θは通常、１２０〜１５０°の範囲とすることが好ましく、さらには、１３０〜１４０°の範囲とすることがより好ましい。
【００１２】
また、請求項３の排ガス処理装置のように、排ガス入口側の保持治具として、その一方の端部が外周管とヒータの間に嵌入するような形状を有し、かつ、他方の端部には、ヒータの内径と略同一の直径を有する排ガス供給口が形成された構造のものを用いることにより、排ガスをヒータの内側に均一に供給して、効率よく排ガスの処理を行うことができるようになる。
【００１３】
また、請求項４の排ガス処理装置のように、ヒータとして、発熱部がＳｉＣからなるヒータを用いることにより、本願発明を実施するのに適した特性や形状を有するヒータを容易に得ることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本願発明の実施の形態にかかる排ガス処理装置を示す断面図である。
【００１５】
この排ガス処理装置は、図１に示すように、主要部がスパイラル形状を有するＳｉＣ（炭化ケイ素）からなるヒータ（筒状でスパイラル状にスリット２が形成されたヒータ）１と、ヒータ１がその内側に挿入保持されるムライト質の材料からなる外周管３と、ヒータ１を外周管３の内側に保持する２つの保持治具４ａ，４ｂとを備えて構成されている。そして、これらの各部材は、内部に断熱材５を充填した筒状のケース６内に収納されている。なお、断熱材５としては最高１２００℃までの耐熱性を有するものが用いられている。
【００１６】
また、上記ケース６の外周部には、ヒータ１と接続するヒータ端子７及び外周管３の内側の温度を検出するための熱電対（ここではＫタイプの熱電対）８の表示部９が配設されている。さらに、上記ケース６は、内部のヒータ１を交換するときに開閉（着脱）することができるように構成された蓋１０を備えている。また、ケース６の、蓋１０と対向する側の端面には、排ガスをこの排ガス処理装置に導くための排ガス導入口１１が配設されている。
【００１７】
また、外周管３には、処理された排ガスを系外に排出するための排気管（排気口）１２が設けられている。なお、排気管１２は外周管３の中心軸Ｚ（図３）と略直角に配設されている。また、ケース６の外周部には、排気管１２が接続されるガス排出口１３が設けられている。
【００１８】
なお、この排ガス処理装置においては、ヒータ１を保持するための保持治具４ａ，４ｂとして、アルミナ−シリカ系材料からなる筒状部材が用いられており、保持治具４ａ，４ｂは、ヒータ１の両端側の外周面と外周管３の両端側の内周面との間に位置するように配設されている。そして、この保持治具４ａ，４ｂにより、ヒータ１の外周面と外周管３の内周面の間に、ヒータ１のスパイラル状のスリット２からヒータ１の外周面側に流出した排ガスの通路となる空間１５が形成されるような態様で、ヒータ１が外周管３の内側に保持されている。
【００１９】
また、排ガス入口側の保持治具４ａは、図１及び図２に示すように、その一方の端部が外周管３とヒータ１の間に嵌入するような形状を有し、かつ、他方の端部には、ヒータの内径と略同一の直径を有する排ガス供給口１４が形成されている。
【００２０】
また、排ガス出口側の保持治具４ｂは、図１及び図３に示すように、処理された排ガスを、気流を乱すことなく排気管１２に導くことができるように、排ガス入口側の保持治具４ａと対向する側の端面４ｂ1と排気管１２の中心軸Ｘ（図３）のなす角度θが約１３５°（すなわち、保持部材４ｂの中心軸Ｙ（図３）に対する角度θY＝４５゜）となるように形成されている。
【００２１】
上記の排ガス処理装置においては、例えば、通常のセラミック素体を熱処理した排ガスを２０Ｌ／minの割合で処理する場合、スパイラル状のヒータの条件を、直径２０mm、発熱部分の長さ３００mm、保持温度６００〜８００℃とすることにより十分に処理することが可能である。
【００２２】
この排ガス処理装置においては、スパイラル形状を有するヒータ１を外周管３の内側に挿入し、保持治具４ａ，４ｂにより、ヒータ１の外周面と外周管３の内周面の間に排ガスの通路となる空間１５が形成されるような態様で、ヒータ１を外周管３の内側に保持するようにしているので、例えば、６００〜８００℃に保持されたヒータ１の内側に排ガスを供給し、スパイラル状のスリット２から外側に流出させることにより、排ガスをヒータ１の表面に密に接触させることができる。したがって、上記の排ガス処理装置によれば、本願発明にかかる排ガス処理方法を効率よく実施して、排ガス中に含まれる被処理物質を確実に酸化分解させることができる。
【００２３】
なお、被処理物質が分解して生成したＣＯ2やＨ2Ｏなどを含む排ガスは、外周管３に導かれ、排気管１２、ガス排出口１３を経て系外に排出される。なお、排ガス中の被処理物質を燃焼させるのに必要な酸素が不足している場合には、事前に空気又はＯ2ガスなどを混ぜておくことにより対処することができる。
【００２４】
また、排ガス入口側の保持治具４ａとして、その一方の端部が外周管３とヒータ１の間に嵌入するような形状を有し、かつ、他方の端部には、ヒータ１の内径と略同一の直径を有する排ガス供給口１４が形成された筒状構造のものを用いているので、排ガスをヒータ１の内側に均一に供給することができるとともに、排ガス出口側の保持治具４ｂの端面４ｂ1と排気管１２の中心軸Ｘのなす角度θを約１３５゜（すなわち、保持部材４ｂの中心軸Ｙに対する角度θY＝４５゜）として、処理された排ガスが排気管１２に流れ込みやすくしているので、処理された排ガスを、気流を乱すことなく排気管に導くことが可能になり、効率よく排ガスの処理を行うことができる。また、ヒータ１の表面で被処理物質を直接酸化分解させるようにしているので、ヒータ１の内部やスリット２などにタール分がたまったり、目詰りが生じたりすることがなく、複雑な保守作業を不要にすることができる。
【００２５】
さらに、上記の排ガス処理装置においては、ケース６の蓋１０を開閉（着脱）して、ヒータ１を交換することができるように構成されているため、排ガス条件に応じて直径や長さの異なるヒータを適宜選択して用いることが可能で、排ガスの量や排ガス中の被処理物質濃度などに適した条件で効率よく排ガスの処理を行うことができる。
【００２６】
なお、本願発明は、上記実施例に限定されるものではなく、排ガスの種類、ヒータや保持治具の具体的な構造や構成材料、外周管の形状、外周管に設けられる排気管の位置や具体的な形状などに関し、発明の要旨の範囲内において種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００２７】
【発明の効果】
上述のように、本願発明（請求項１）の排ガス処理装置においては、排ガス条件に応じて交換することができるように構成された、直径及び／又は長さの異なる複数のヒータからなるヒータ群から、排ガス条件に応じて選ばれた、スパイラル形状を有するヒータを外周管の内側に挿入し、保持治具によりヒータを外周管の内側に保持するようにしているので、排ガスを効率よく処理することが可能になる。したがって、本願発明によれば、小型で排ガスの処理効率の高い排ガス処理装置を得ることができる。
また、直径及び／又は長さの異なる複数のヒータからなるヒータ群を用意し、排ガス条件に応じてヒータを交換して用いるようにしているので、排ガスの量や排ガス中の被処理物質濃度などに適した条件で効率よく排ガスの処理を行うことができる。
【００２８】
また、請求項２の排ガス処理装置のように、外周管の所定の位置に排気管を設け、ヒータの両端側の外周面と外周管の両端側の内周面との間に筒状部材からなる保持治具を配設するとともに、排ガス出口側の保持治具の、排ガス入口側の保持治具と対向する側の端面と排気管の中心軸のなす角度θを、９０°＜θ＜１８０°の範囲とすることにより、処理された排ガスを、気流を乱すことなく排気管に導くことが可能になり、排ガスの処理効率をさらに向上させることができる。
【００２９】
また、請求項３の排ガス処理装置のように、排ガス入口側の保持治具として、その一方の端部が外周管とヒータの間に嵌入するような形状を有し、かつ、他方の端部には、ヒータの内径と略同一の直径を有する排ガス供給口が形成された構造のものを用いることにより、排ガスをヒータの内側に均一に供給して、効率よく排ガスの処理を行うことが可能になる。
【００３０】
また、請求項４の排ガス処理装置のように、ヒータとして、発熱部がＳｉＣからなるヒータを用いることにより、本願発明を実施するのに適した特性や形状を有するヒータを容易に得ることができ、本願発明をより実効あらしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の実施の形態にかかる排ガス処理装置を示す断面図である。
【図２】  本願発明の実施の形態にかかる排ガス処理装置において用いられている排ガス入口側の保持治具を示す図であり、(ａ)は斜視図、(ｂ)は断面図である。
【図３】  本願発明の実施の形態にかかる排ガス処理装置において用いられている排ガス出口側の保持治具を示す断面図である。
【符号の説明】
１              ヒータ
２              スパイラル状のスリット
３              外周管
４ａ            排ガス入口側保持治具
４ｂ            排ガス出口側保持治具
４ｂ1           排ガス出口側保持治具の端面
５              断熱材
６              ケース
７              ヒータ端子
８              熱電対
９              表示部
１０            蓋
１１            排ガス導入口
１２            排気管
１３            ガス排出口
１４            ガス供給口
１５            空間
【図１】
0003733631.tif 000002
【図２】
0003733631.tif 000003
【図３】
0003733631.tif 000004