(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック製担体に触媒を担持させた二枚の触媒体１５・１５を触媒筒１９に内蔵し、平板状のセラミック製担体にヒータ線を埋入した面状ヒータ１６を前記触媒体１５・１５の間に介在させてなる触媒コンバータにおいて、
面状ヒータ１６と触媒体１５との熱膨張差に伴う触媒体１５の破壊を回避するために、触媒体１５に面接触する面状ヒータ１６の表面を触媒体１５の表面粗さよりも小さくなるように平滑面にすることにより、面状ヒータ１６と触媒体１５との間で熱膨張差が生じたときに、両者間で相対的な滑りが生じるようにしたことを特徴とする触媒コンバータ。
【請求項２】
セラミック製担体に触媒を担持させた二枚の触媒体１５・１５を触媒筒１９に内蔵し、平板状のセラミック製担体にヒータ線を埋入した面状ヒータ１６を前記触媒体１５・１５の間に介在させてなる触媒コンバータにおいて、
面状ヒータ１６と触媒体１５との熱膨張差に伴う触媒体１５の破壊を回避するために、面状ヒータ１６と触媒体１５との間に、耐熱性を有するとともに良好な熱伝導性を有するスリップシート３１を介在させて、面状ヒータ１６と触媒体１５との間で熱膨張差が生じたときに、両者間でスリップシート３１を介して相対的な滑りが生じるようにしたことを特徴とする触媒コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば家庭やレストラン等の厨房から発生する生ゴミを加熱、乾燥処理する厨芥処理装置などに用いられる、触媒コンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の厨芥処理装置として、例えば、特開平１−１８９３８３号公報、特開平４−２９７９３号公報に開示されているように生ゴミを処理容器内で加熱し乾燥させることで減量、軽量化して貯蔵、運搬の取扱いの容易化を図ったものがある。そこでは、生ゴミの乾燥処理時に水蒸気と共に発生する臭気の除去手段として触媒脱臭方式を採用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記触媒脱臭方式として触媒コンバータが用いられるが、この触媒コンバータは触媒筒内にセラミック製担体に貴金属触媒を担持させた触媒体のほか、これの活性化を図るためのヒータを内蔵し、このヒータで触媒を高温に加熱して維持する必要がある。
かかる触媒コンバータの構造として、円筒状触媒体の中心に断面円形のシーズヒータを挿入するものが提案されている。しかし、これでは、触媒体の中心に円形透孔を設けなければならないが、触媒体の担体自体がセラミック材であるため、焼成歪により円形透孔の真円度が出にくく、シーズヒータのしっくりとした挿入が難しかったり、両者間に隙間が生じて熱伝導が低下する問題がある。また、仮にシーズヒータをしっくりと挿入できたとしても、シーズヒータと触媒体との間の熱膨張差を吸収できず、触媒体に亀裂が生じたり、シーズヒータの金属表面に硬度の高い触媒担体が食い込み、シーズヒータの交換もできなくなる。
そこで、この対策として、二枚の触媒体を重ね合わせ、この重合面間に平板状のセラミック製担体にヒータ線を埋入した面状ヒータを介在させる構造をもつ触媒コンバータが考えられる。
しかし、このような触媒コンバータでは触媒体よりも面状ヒータの方が高温となるため、触媒体と面状ヒータ間で熱膨張差が大きく生じ、この熱膨張差により多孔質体であるいはハニカム形状により機械的強度の弱い触媒体が割損、破壊しやすいという新たな問題が生じることに本発明者は気付いた。
【０００４】
本発明は、このような知見に基づき、二枚の触媒体間に面状ヒータを介在させる触媒コンバータを更に発展改良することにより、面状ヒータの熱膨張による触媒体の破壊防止を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、図示例のようにセラミック製担体に触媒を担持させた二枚の触媒体１５・１５を触媒筒１９に内蔵し、平板状のセラミック製担体にヒータ線を埋入した面状ヒータ１６を前記触媒体１５・１５の間に介在させてなる触媒コンバータにおいて、互いに接触し合う面状ヒータ１６と触媒体１５の表面粗さを大小に異ならせてあることを特徴とする。
本発明の請求項２に係る発明は、セラミック製担体に触媒を担持させた二枚の触媒体１５・１５を触媒筒１９に内蔵し、平板状のセラミック製担体にヒータ線を埋入した面状ヒータ１６を前記触媒体１５・１５の間に介在させてなる触媒コンバータにおいて、互いに接触し合う面状ヒータ１６と触媒体１５との間に耐熱性および熱伝導性を有するスリップシート３１を介在させてあることを特徴とする。
【０００６】
【作用】
面状ヒータ１６と触媒体１５の両者の表面粗さを異ならせるか、あるいは両者の接触面間にスリップシート３１を介在させてあると、面状ヒータ１６と触媒体１５の間で熱膨張差が生じたとき両者間の接触面内で相対的な滑りが生じるため、熱膨張差に伴う触媒体１５の破壊を回避できることになる。
【０００７】
【実施例】
本発明に係る触媒コンバータを厨芥処理装置に適用した場合の一実施例を説明する。
図７において、厨芥処理装置は生ゴミが投入される処理容器１を外箱２の中に収納配置している。外箱２の上方には蓋３をヒンジ４まわりに開閉回動自在に取り付けている。
処理容器１はシーズヒータ等の加熱手段（図示省略）で生ゴミを焦げつかせない程度に熱せられるものとしている。その加熱手段としては、シーズヒータのほかに、例えば高周波によって生ゴミを加熱するマグネトロンを処理容器１に備えるもの、電磁波により処理容器１を鉄損発熱により自己発熱させるものを使用する場合もある。
【０００８】
処理容器１の内部には外気を送り込んで乾燥、排気の促進を図るために、処理容器１の上方を塞ぐ蓋３の底壁３ａに外気送入口９を設ける一方、処理容器１の下方にエアーポンプ１０を配置し、このポンプ１０と外気送入口９とを送気管１１で接続している。
蓋３には、処理容器１内で生ゴミの加熱乾燥時に発生する蒸気を外部へ排出させるための外部排気口１２を設け、この外部排気口１２を処理容器１の内部と排気管１３で接続している。この排気管１３の中途部に、処理容器１から排出される蒸気に触媒作用を及ぼして脱臭するための、本発明に係る触媒コンバータ１４が設けられている。
【０００９】
図１、図２および図６に示すように、触媒コンバータ１４は上下二枚の触媒体１５・１５の間に面状ヒータ１６を介在させ、これら触媒体１５および面状ヒータ１６の外周に断熱材１７を巻いたうえで、これを触媒筒１９に挿入してある。触媒筒１９はステンレス等の耐熱性に優れる金属材で筒形状に形成され、この筒心方向一端側の一側部に短管状の吸気口２０を上下の触媒体１５の一端面に臨むように、また筒心方向他端側の他側部に同じく短管状の排気口２１を上下の触媒体１５の他端面に臨むように互いに筒心に対し斜交する配置関係になるごとくそれぞれを筒心と直交状に溶接等で突出固定している。触媒筒１９の吸気口２０を有する側の一端部は蓋２２でパッキン２３を介して閉塞され、排気口２１を有する側の他端部は蓋２４で閉塞される。
【００１０】
触媒体１５はハニカム状のアルミナやコージェライト等のセラミック製担体に金属系触媒または酸化物系触媒を担持させてなる。触媒としては、例えば、白金あるいはパラジウム金属等の貴金属系触媒を用いるか、またはマンガン酸化物（ＭｎＯ２  ）、酸化鉄（Ｆｅ２  Ｏ３  ）および無機結合剤からなるマンガン系触媒やシリカーアルミナにニッケル酸化物（ＮｉＯ２０〜３０％）を担持させたニッケル系触媒、あるいは硝酸鉄溶液をアルミナ担体に含浸させ焼成した鉄アルミナ触媒などを用いる。
この触媒体１５は図２に示すごとく断面蒲鉾形に形成され、その中高の背面１５ａと平坦な腹面１５ｂとをつなぐ側面１５ｃは、図３に示すごとく面状ヒータ１６内の一番端のヒータ線１６ａと近傍位置に相当する腹面１５ｂ上の位置Ｏ１  を中心とし、半径ｒ１  で描かれる曲面に形成する。触媒体１５の側面１５ｃをこのような曲面に形成することにより、面状ヒータ１６内の一番端のヒータ線１６ａからの熱が側面１５ｃの隅々にまで均等に伝えることができて温度が低くなる部分が無くなるため、触媒脱臭効率を高めることができる。
また、図３に示すように、触媒体１５の側面１５ｃを曲面に形成するに対応して触媒筒１９の内壁のコーナを、Ｏ２  を中心とし、前記半径ｒ１  よりも短い半径ｒ２  で描かれる曲面に形成して触媒体１５の側面１５ｃとの間に空間４０を形成する。この空間４０により触媒体１５と触媒筒１９の熱膨張差を吸収できて触媒体１５の破壊を防止でき、また触媒筒１９に外力Ｆが加わったときも触媒体１５の破損を防止できることになる。
【００１１】
面状ヒータ１６は触媒体１５のごとき中空でないソリッド状で平板状のアルミナやコージェライト等セラミック製担体にヒータ線を埋入してなる。面状ヒータ１６はヒータ線１６ａのほかに熱電対による温度センサー（図示せず）を埋入して触媒体１５を活性化するために触媒温度を５００℃位に維持する。
図１に示すように、この面状ヒータ１６のヒータ線や温度センサーのリード線２５・２６を導出する側の一端部は、上記排気側の蓋２４の中央の開口２７から外部へ突出させることによりリード線２５・２６のガラス封止部Ｃが触媒筒１９内の熱が及ばないようにしている。
蓋２４の開口２７と面状ヒータ１６の間には隙間を形成することにより、蓋２４と面状ヒータ１６との熱膨張差を吸収し、また面状ヒータ１６が熱により伸長しても開口２７をスムースに出入りできて面状ヒータ１６がセラミック製である場合もこれの破損を抑制できる。特に、面状ヒータ１６を挟持した触媒体１５・１５が断熱材１７で巻かれた状態で触媒筒１９内に挿入固定されている場合、上記したように開口２７内での面状ヒータ１６の出入りが自由自在になる。
なお、上記隙間から排気ガスが漏れるおそれがあるが、当該箇所では既に触媒体１５を通過して脱臭された後の排気ガスであるため問題になるようなことはない。
【００１２】
この面状ヒータ１６の、触媒体１５の平坦な腹面１５ｂと直接面接触する表面は、触媒体１５の腹面１５ｂの表面粗さよりも小さくなるように平滑面に仕上げる。例えば、面状ヒータ１６の表面粗さ（Ｓ）は２０μｍ、触媒体１５の表面粗さ（Ｓ）は１００μｍに設定する。
しかるときは、面状ヒータ１６と触媒体１５との間に熱膨張差が生じたとき両者間の接触面内で相対的に滑りが生じ、この滑りにより該熱膨張差に伴う触媒体１５の割れなどを避けることができる。
【００１３】
上記断熱材１７は帯状のグラスファイバーあるいはセラミックシートなどからなり、図４に示すようにその端１７ａ・１７ｂどうしはその一方にＶ字形状の凸部３２を、他方に該突部３２が嵌合するＶ字形状の凹部３３を設けて互いに突き合わせ接合するものとする。
これが、例えば、図５に示す比較例のようにその両端１７ａ・１７ｂを同じＬ形に欠いて突き合わすものでは、これを触媒体１５の外周に巻いて触媒筒１９に押し込まれる時に一方の端１７ｂが矢印Ａ方向へ二点鎖線で示すごとくずれると、その端１７ａ・１７ｂどうし間に隙間Ｇが連続状にでき、吸気口２０から入る排気ガスが触媒体１５内を通過することなく、その隙間Ｇを通って未脱臭のまま排気口２１の方へ排出されるという不具合が生じる。
これに対し、上記実施例のようにＶ字形状の凹凸部３３・３２どうしを突き合わせる構造にした場合は、触媒筒１９に押し込まれる時に一方の端１７ｂが矢印Ａ方向へ二点鎖線で示すごとくずれても凹凸部３３・３２の片側の斜辺部３３ａ・３２ａどうしが接触して端１７ａ・１７ｂどうし間の隙間Ｇが塞がれるため、排気ガスが未脱臭のまま排気口２１の方へ排出するような不具合は無くなる。
【００１４】
上記面状ヒータ１６の表面を平滑面に仕上げる手段としては、図８に示すように、面状ヒータ１６の表面にメッキ、コーティング、スパッタ等により銅ペーストやガラスパウダー等の滑性皮膜３０を形成することでその表面の凹凸を埋めて平滑性を向上させるものであってもよい。
【００１５】
面状ヒータ１６の表面粗さを触媒体１５のそれよりも小さくするに代えて、図９に示すようにアルミシートあるいはステンレスシートなどのように耐熱性、熱伝導性の良好なスリップシート３１を面状ヒータ１６と触媒体１５との接触面間に介在させるものであってもよい。そのスリップシート３１は磨きシートであれば更に良い。この場合スリップシート３１は面状ヒータ１６または触媒体１５の表面側に一体接合または非接合状態に設けることは任意である。
そのほかに、スリップシート３１としてアルミシート（０．１〜０．２ｍｍ厚）のように触媒体１５の材料よりも柔らかくて触媒体１５の表面の凹凸の最大高さよりも厚いか等しいシートを用いてこれを触媒体１５の表面側に圧着することにより触媒体１５の表面の凹凸を埋めれば、触媒体１５の表面の表面粗さを面状ヒータ１６のそれよりも小さくすることができて空気断熱空間が減少するため、面状ヒータ１６からの熱伝導がアップする。
なお、上記触媒コンバータ１４は厨芥処理装置のみならず、その他に、例えば電子レンジやジャー釜等の調理機器、あるいはトイレの換気扇など種々の不快臭を伴う機器にも同様に適用できる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る発明によれば、互いに接触し合うセラミック製の面状ヒータ１６と同じくセラミック製の触媒体１５との表面粗さをその一方が他方よりも小さくなるように異ならせてあるので、面状ヒータ１６と触媒体１５との間に熱膨張差が生じたとき両者間の接触面内で相対的に滑りが生じ、この滑りにより熱膨張差に伴う触媒体１５の割損、破壊発生を防止でき、耐久性を高めることができる。
【００１７】
本発明の請求項２に係る発明によれば、互いに接触し合う面状ヒータ１６と触媒体１５との間に耐熱性および熱伝導性を有するスリップシート３１を介在させてあるので、これにおいても面状ヒータ１６と触媒体１５との間に熱膨張差が生じたとき両者間の接触面内でスリップシート３１を介して相対的に滑りが生じて触媒体１５の破壊を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】触媒コンバータ全体の縦断面図である。
【図２】触媒コンバータ全体の横断面図である。
【図３】触媒コンバータの一部拡大断面図である。
【図４】断熱材の端部の形状を示す平面図である。
【図５】比較例を示す断熱材の端部の平面図である。
【図６】触媒コンバータの分解斜視図である。
【図７】触媒コンバータを内蔵した厨芥処理装置の概略断面図である。
【図８】他の実施例を示す触媒コンバータの縦断面図である。
【図９】更に他の実施例を示す触媒コンバータの縦断面図である。
【符号の説明】
１５  触媒体
１６  面状ヒータ
１９  触媒筒
３１  スリップシート
【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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【図８】
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【図９】
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