(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ごみを収納する処理容器と、乾燥処理時に生ごみから発生する排気を外部に排出する排気経路と、前記排気経路の途中に配置された触媒装置とを備え、触媒装置は、内面にガラス釉薬処理による撥水加工を施した電気絶縁性材料よりなる筐体と前記筐体内部に保持された触媒体から構成され、前記触媒体の基材は金属材料よりなり、その表面に触媒層を形成し、さらに前記基材に通電し発熱させることにより触媒層を加熱するようにした生ごみ乾燥処理機。
【請求項２】
基材を波板状でかつエキスパンド加工された金属材料と電気絶縁性平板とを巻回して構成した請求項１記載の生ごみ乾燥処理機。
【請求項３】
筐体はアルミナまたはムライトを含むセラミック材料で形成した請求項１または２記載の生ごみ乾燥処理機。
【請求項４】
触媒体端部と筐体端部との沿面距離を１０ｍｍ以上に設定した請求項１〜３いずれか１項記載の生ごみ乾燥処理機。
【請求項５】
触媒体を直列に複数個設け、上流側の触媒体のみに通電させると共に、触媒体間の距離を１０ｍｍ以上に設定した請求項１〜４のいずれか１項記載の生ごみ乾燥処理機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱などの手段により生ごみを乾燥処理する際に発生する臭気成分を、触媒により分解して脱臭する触媒装置を備えた生ごみ乾燥処理機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加熱、乾燥手段で生ごみを乾燥処理する従来の生ごみ処理機においては、処理中の生ごみから発生するガスが悪臭や不快臭となるため、排気経路に配置されセラミック担体を用いたハニカム状の酸化触媒を、外部から加熱することにより触媒活性を与え、悪臭や不快臭を酸化分解することによって、臭気の低減をはかっていた。
【０００３】
ここで、触媒としては上記のようにハニカム形状に成形し焼結したセラミックを担持体として、その表層に活性アルミナ等の無機微粒子と貴金属類とを混合したスラリーを焼結、担持したものが一般的である。また、そのほかにもセラミック繊維堆積ペーパーのハニカム成形体に酸化マンガンを主体とする成分を担持したもの等も存在する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の触媒脱臭装置ではセラミックを担体とするため、熱容量が大きく、熱伝導度が小さいので、触媒を活性温度とするのに時間を要し、迅速性に欠けていた。このため、本体を作動させ臭気ガスが発生していても、触媒が活性温度に到達していなければ、未分解臭気成分や、分解途中の中間生成物である酢酸等が排出され、臭気が低減されないものであった。
【０００５】
また、触媒をヒータ等別部材から成る加熱手段で間接的に加熱するため、触媒の温度不均一も生じ、必要性能を得るには熱的なエネルギーロスも少なくないものであり、省エネルギーの観点からも好ましいものではなかった。
【０００６】
そこで、発明者らは、触媒基材を金属材料で構成し、基材自体に通電して触媒層を加熱するようにした触媒装置を考案した。その結果、エネルギーロスを抑え、省エネルギーを図り、また昇温迅速性、酸化分解性能を向上させることに良好な結果を得た。
【０００７】
しかしながら、生ごみ処理機からの排気は、最大時には水分が９０％以上を占める高湿度であるため、上記の直接通電する金属基材をもつ触媒装置では、電気絶縁性の確保が困難であり不十分なものであった。
【０００８】
よって、本発明は従来からの昇温性やエネルギーロスなどの課題を解決し、さらには、電気絶縁性を確保し、より安全な触媒装置を有する生ごみ乾燥処理機を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、乾燥処理時に生ごみから発生する排気を外部に排出する排気経路の途中に触媒装置を配置し、前記触媒装置は、内面にガラス釉薬処理による撥水加工を施した電気絶縁性材料よりなる筐体と前記筐体内部に保持された触媒体から構成され、前記触媒体の基材は金属材料よりなり、その表面に触媒層を形成し、さらに前記基材に通電し発熱させることにより触媒層を加熱するようにしたもので、まず触媒装置の動作時は、内部が高温であるため水分の結露がなく、筐体は電気絶縁性材料であるため絶縁を確保している。また動作終了時には、内部温度が低下するに従い筐体内で水分の結露がおこるが、筐体内壁にはガラス釉薬処理による撥水加工を施しているため、結露水はそれぞれ独立分離しつながることなく、電気絶縁が確保されることになる。
【００１０】
また、ガラス釉薬処理による撥水加工であるため、フッ素樹脂など樹脂による撥水加工に比べて、劣化が極めて小さく耐久性に優れ、その中でも特に耐熱性に優れているため、耐熱劣化による撥水性劣化の心配がなく、電気絶縁性の確保がより確実に行えるものである。
【００１１】
以上より金属基材の有利さである、省エネルギー性、温度上昇の迅速性を備えたままで電気絶縁の確保を確実に行える、より安全な生ごみ乾燥処理機を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、生ごみを収納する処理容器と、乾燥処理時に生ごみから発生する排気を外部に排出する排気経路と、前記排気経路の途中に配置された触媒装置とを備え、触媒装置は、内面にガラス釉薬処理による撥水加工を施した電気絶縁性材料よりなる筐体と前記筐体内部に保持された触媒体から構成され、前記触媒体の基材は金属材料よりなり、その表面に触媒層を形成し、さらに前記基材に通電し発熱させることにより触媒層を加熱するようにしたもので、乾燥終了時に、内部温度が低下するに従い筐体内で水分の結露がおこるが、筐体内面にはガラス釉薬処理による撥水加工を施しているため、結露水はそれぞれ独立分離し、つながることはなく、電気絶縁が確保されることになる。さらには、ガラス釉薬処理による撥水加工であるため、フッ素樹脂など樹脂による撥水加工に比べて、劣化が極めて小さく耐久性に優れ、その中でも特に耐熱性に優れているため、耐熱劣化による撥水性劣化の心配がなく、電気絶縁性の確保がより確実に行えるものである。このように、金属基材の有利さである、省エネ性、温度上昇の迅速性を備えたままで電気絶縁の確保を確実に行える、より安全な生ごみ乾燥処理機を提供することができる。
【００１３】
本発明の請求項２記載の発明は、触媒の基材を波板状でかつエキスパンド加工された金属材料と電気絶縁性平板とを巻回して構成することにより、平板状などに比べ抵抗体としての抵抗値を確保することができ、発熱体としての効果を十分に発揮できるものである。
【００１４】
本発明の請求項３記載の発明は、筐体はアルミナまたはムライトを含むセラミック材料で形成することにより、筐体の吸湿性を十分に低くでき、電気絶縁性の確保がより確実に行えるものである。
【００１５】
本発明の請求項４記載の発明は、触媒体端部と筐体端部との沿面距離を１０ｍｍ以上に設定することにより、電気絶縁性の確保がより確実に行えるものである。
【００１６】
本発明の請求項５記載の発明は、触媒体を直列に複数個設け、上流側の触媒体のみに通電させると共に触媒体間の距離を１０ｍｍ以上とするものである。下流側の触媒体は上流側の触媒体の発熱により効率的に加熱されるため、結果としてエネルギーの低下につながり、また触媒体間の距離を１０ｍｍ以上設けることにより、触媒体と筐体との間だけでなく触媒体間の電気絶縁も加算され、電気絶縁性の確保がより確実に行えるものである。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
以下本発明の実施例について図１を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は生ごみ処理機の部分概略を示すもので、１は生ごみを収納する処理容器、２は前記処理容器１と外部を連通する排気経路、３は前記排気経路２の途中に設けられ前記処理容器１からの排気に含まれる臭気を脱臭する触媒装置でありここでは略円筒形状よりなる。
【００１９】
図２に触媒装置３構成図を示す。図２において２１はムライトの押し出し成形によるセラミック筒で、触媒装置３の筐体である。２２はセラミック筒２１の内面に施した表面処理層であり、ここでは内壁の撥水性確保の目的でガラス釉薬処理を施している。２３は触媒体であり、２４ａ、２４ｂは触媒体２３に接続された端子、２５は触媒装置の流入部品でありここではＰＰＳ樹脂で構成している。また、２６は触媒装置の排出部品でありここでは金属であるＳＵＳで構成している。
【００２０】
図３に触媒装置３の構成図を示す。図３において、３１は金属薄板の基材であるが以下のようにして加工されたものである。
【００２１】
まず、基材３１の材質としては、耐久性が優れたまた固有抵抗が高く発熱体として有用なＮｉ−Ｃｒ系耐熱鋼、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系耐熱鋼が適している。本実施例では、基材３１の表面に設ける後述のアンダーコート層、触媒層の熱膨張係数と整合させるために、厚さ０．１ｍｍのＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ耐熱鋼（ＮＴＫ  ＮＯ．４Ｌ日本金属工業製）を用いた。
【００２２】
上記耐熱鋼から成る基材３１に、エキスパンド加工を施した。
【００２３】
次に、このエキスパンド加工した基材３１を、９５０℃の空気雰囲気中で焼鈍処理を施した。これは、焼鈍させ表面に緻密な酸化被膜を形成させることにより、さらに耐久性を高めるためである。また、９５０℃としたのは発明者らの試験結果によれば、９００℃以下では酸化皮膜の形成量が不十分であり耐久性が低下し、一方１０００℃を越えると結晶粒が成長しすぎて脆くなり、強度が不十分となるためである。
【００２４】
さらに、このエキスパンド加工した基材３１を、幅１００ｍｍ、長さ５００ｍｍの形状に裁断し、図３に図示されるように、それに波板加工を施した。本実施例では、前記波板形状を高さを略３ｍｍ、各山間のピッチを略２ｍｍとした。
【００２５】
基材３１の長手方向の両端には電極端子２４ａ、２４ｂが取り付けられている。３２は厚さ０．５ｍｍのシート状セラミックペーパーからなる絶縁性平板である。
【００２６】
この絶縁性平板３２と基材３１を１層ずつ積層して巻回して、外径略５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円筒形状の基材完成品３３を得た。このとき基材３１の各層間は絶縁性平板３２により絶縁されているため、巻回しても各積層間で短絡が起こる事が無く、両電極には巻き方向にのみ電圧がかかるので、発熱させるのに十分な抵抗値が確保されるものである。
【００２７】
次に、基材の表面に以下に述べるアンダーコート層を形成させる。
【００２８】
最初に、アンダーコート層の材料となるアンダーコートスラリーを、以下に説明する焼結酸化物を使用して調整する。
【００２９】
水酸化アルミニウム７２０重量部、硝酸セリウム６水和物２１７重量部、炭酸バリウム３８重量部、イオン交換水１５２０重量部を撹拌、混合し１００℃で乾燥させた後、１０００℃で６０分間焼結した後、粉砕する。こうして得られた焼結酸化物を４００重量部、硝酸アルミニウム９水和物５０重量部、コロイド状アルミナ８０重量部、イオン交換水４６０重量部を混合した後、ボールミルで粉砕し、粘度１０５ｃＰ、平均粒径４．１μｍに調整したものをアンダーコートスラリーとした。
【００３０】
このアンダーコートスラリーを５．０ｇ前記基材完成品に浸漬により塗布した後、１３０℃の温度で２０分間乾燥させ、さらに６００℃で２０分焼成して、基材完成品３３の表面にアンダーコート層を形成した。
【００３１】
次に、４．５ｗｔ％のジニトロジアミンパラジウム硝酸水溶液と同じく４．５ｗｔ％のジニトロジアミン白金硝酸水溶液を１対１の割合で混合し、５．０ｇをアンダーコート層の表面に浸漬により塗布し、この後１３０℃で２０分間乾燥後、６００℃で２０分間焼成して、触媒層を形成した。
【００３２】
以上のようにして、基材完成品の表面にアンダーコート層３１ａ、触媒層３１ｂを形成し、図３に示す触媒体を得た。
【００３３】
（実験例１）
触媒装置３の基本的な脱臭性能をみるため、図２に示す触媒装置３の端子間２４ａ、２４ｂに交流電圧を印可し、標準ガスの除去性能を調べた。標準ガスとしては野菜などから発生する臭気成分である硫化ジメチル（（ＣＨ３）２Ｓ）を空気で希釈し、５００ｐｐｍの濃度としたものを用いた。
【００３４】
このときの空間速度（ＳＶ）は実際の生ごみ処理機と同レベルの４０００（ｈ−１）として、触媒前後の硫化ジメチル濃度をガスクロマトグラフのＦＩＤを用いて調べその除去率を、投入電力ごとに調べた。
【００３５】
このときの対照実験として、同体積、同形状を有する従来のセラミックハニカムに同成分、同量の触媒を担持したものを用い、ハニカムの前段にシーズヒータを装着して同様に投入電力ごとに調べた。なお両実験とも、外部は断熱材を巻いて、外部への熱放散は極力なくした。
【００３６】
結果を図４に示す。
【００３７】
図４より本実験例では約６０Ｗ投入で９９．５％の硫化ジメチル除去率を得たが、対照実験のものは同除去率を得るのに約８５Ｗ必要であり、ハニカム触媒に比べて２５％以上のエネルギーの削減となった。
【００３８】
これは、間接加熱では温度の不均一など熱的なロスが生じるのに対して、本実施例の直接加熱ではロスが低減されることを示している。
【００３９】
ここでは、波板状でエキスパンド加工された基材３１とセラミックペーパーからなる絶縁平板３２を積層・巻回して形成された基材完成品３３を用いたが、この構成とすることにより、基材３１間に絶縁平板３２があるため基材３１間での短絡がないため発熱に十分な抵抗値を確保することが可能となり、基材３１全体が有効に発熱し、また、外径形状が円筒形状であるため、排気流が基材３１間をスムーズに流れ、また、波板状にエキスパンド加工をしているので、排気流と触媒層３１ｂとの接触、拡散が最も効率的に行われているものである。
【００４０】
（実験例２）
実験例２として、実験例１で用いた触媒体２３の温度の立ち上がり状況を調べた。
【００４１】
本実験例、対照実験とも投入電力を１００Ｗ一定として、実験例１と同等量の空気を通気し、触媒体２３の中心部の温度を調べた。結果を図５に示す。図５からも明らかなように、本実施例の触媒体２３の中心温度が４００℃に到達するのに、電源投入直後から２分もかからなかったが、対照実験では１０分以上要した。
【００４２】
これは、従来のセラミックハニカム基材の熱容量は、本実施例おける金属製の基材３１に比べ大きく、逆に熱伝導、熱伝達は極めて小さいことを示しており、触媒が活性温度となるまでに時間が長くその間排気の臭気は低減できなかったものが、本実施例によれば、触媒層３１ｂが活性温度となるまでに時間が極めて短くなるので、臭気も迅速に低減できるものである。
【００４３】
（実験例３）
次に、本発明の発明の効果を示す実験例を以下に示す。
【００４４】
標準的な生ごみを用いて、生ごみ処理機本体を作動させて電気的絶縁実験を行った。
【００４５】
ここで標準生ごみとして、キャベツ１５０ｇ、みかん１５０ｇ、ごはん１５０ｇ、鶏肉１５０ｇ、しょうゆ２０ｇ、ウスターソース２０ｇ、サラダオイル２０ｇ、ドレッシング２０ｇ、さとう２０ｇの計７００ｇを１回分の処理量として用いた。生ゴミ処理機本体は松下電器（株）製のＭＳ−Ｎ３３を用い、触媒装置部のみ本発明品のものと取り替えた。また動作時に触媒体の中心温度が４００℃となるように温度制御を行った。
【００４６】
また、本発明品に対する対照実験品として、セラミック筒２１にガラス釉薬処理を行わなかったもの、ガラス釉薬処理の代わりにフッ素処理を行ったもの、セラミック筒２１のかわりにガラス繊維材を主成分とする絶縁筒を用いたもので同様に行った。
【００４７】
さらに、本実験例では、図６にａで示す触媒体２３と排出部品２６の沿面距離を１０ｍｍとしたものである。
【００４８】
実験方法としては、生ごみ処理機の処理容器に標準生ごみを投入し、乾燥処理を行い、乾燥処理終了１時間後に、図２における触媒装置の電極端子２４ａまたは２４ｂと、触媒装置３のＳＵＳから形成された排出部品２６との間に１０００Ｖを印可し、流れる電流により絶縁抵抗を測定した。
【００４９】
本発明のものは、１００ＭΩであったのに対して、ガラス釉薬処理を行わなかったもの、フッ素処理を行ったもの、ガラス繊維材筒ではいずれも１ＭΩ以下となり、電気絶縁性が著しく低いものとなった。
【００５０】
これは、従来のアルミナやムライトを含むセラミック材料のみでは吸水性、吸湿性が低く、通常の雰囲気では電気絶縁性は確保できるが、生ごみ処理機のように水分が極めて高い状況で用いると、温度のが低下に従い、蒸気となっていた水分が結露し、表面に広がり、触媒体２３と排出部品２６との間の絶縁抵抗が低下するものである。
【００５１】
また、ガラス繊維体等のセラミック以外の絶縁物では、ミクロ的には非常に多孔質であるため水分の保持量が極めて大きく、やはり電気絶縁が低下するものとなる。
【００５２】
さらには、撥水処理にフッ素樹脂などの樹脂系のものを用いれば、触媒体の活性温度域である４００℃以上においては、耐熱劣化をおこして、撥水作用を起こさなくなるものである。
【００５３】
以上のように、本実施例のように、アルミナやムライトを含むセラミック材料を用いて筐体を作成し、その内壁にガラス釉薬処理を行えば、処理後の生ゴミ処理機の排気が結露した状態であっても、水滴それぞれが独立した状態であり、表面に広がることはなく、電気絶縁性は確保されるものである。
【００５４】
（実験例４）
次に、本発明の請求項５の効果を示す実験例を示す。
【００５５】
実験例３では、図６にａで示す触媒体２３と排出部品２６の沿面距離を１０ｍｍとしたものであったが、ここでは２ｍｍ、５ｍｍ、２０ｍｍとして実験例３と同様の実験を行った。
【００５６】
１０ｍｍでは前述のように、処理後１時間経過し結露が起こった状態でも１００ＭΩの絶縁抵抗であったのに対して、２ｍｍ、５ｍｍ、２０ｍｍではそれぞれ１ＭΩ以下、２ＭΩ、１５０ＭΩであった。図７に沿面距離と絶縁抵抗の関係をグラフに示す。図７のように触媒体２３と排出部品２６との沿面距離を１０ｍｍ以上とすることにより、電気絶縁をより確実なものとすることができる。
【００５７】
（実験例５）
次に、本発明の請求項６の効果を示す実験例を示す。
【００５８】
ここでは、図８に示すように触媒体２３を２３ａと２３ｂの二つに分け、上流側の２３ａのみ端子を設け通電するようにした。
【００５９】
実験例１と同様に硫化ジメチルの除去率を測定することにより基本的な脱臭性能を調べた。
【００６０】
結果を図９に示す。実験例１を比較対照とした。
【００６１】
図９より実験例１では約６０Ｗ投入で９９．５％の除去率を得たのに対して、本実験例では約５０Ｗであり、さらにエネルギーの削減となった。
【００６２】
これは、下流側の触媒体２３ｂは上流側の触媒体２３ａからの熱を、流れによる対流と輻射により効率的に受けているため、触媒体２３を単独で形成し、全体を発熱体とする実験例１よりもロスするエネルギーが少なくなるためである。
【００６３】
次に、図８においてａで示される触媒体２３と排出部品２６との距離を１０ｍｍ一定にし、触媒体２３ａ、２３ｂの間の距離ｂを２、５、１０、２０ｍｍとして、実験例４と同様に端子２４ａ、２４ｂと排出部品２６との絶縁抵抗を調べた。結果を図１０に示す。
【００６４】
図１０より、触媒体間の距離を１０ｍｍ以上とすれば、触媒体間の絶縁も加算されるため、さらに電気絶縁の確保が確実なものとなることがわかる。
【００６５】
なお、ここでは２個に分けたが、複数個であれば特に２個にこだわるものではないものである。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の発明は、生ごみを収納する処理容器と、乾燥処理時に生ごみから発生する排気を外部に排出する排気経路と、前記排気経路の途中に配置された触媒装置とを備え、触媒装置は、内面にガラス釉薬処理による撥水加工を施した電気絶縁性材料よりなる筐体と前記筐体内部に保持された触媒体から構成され、前記触媒体の基材は金属材料よりなり、その表面に触媒層を形成し、さらに前記基材に通電し発熱させることにより触媒層を加熱するようにしたもので、乾燥終了時に、内部温度が低下するに従い筐体内で水分の結露がおこるが、筐体内面にはガラス釉薬処理による撥水加工を施しているため、結露水はそれぞれ独立分離し、つながることはなく、電気絶縁が確保されることになる。さらには、ガラス釉薬処理による撥水加工であるため、フッ素樹脂など樹脂による撥水加工に比べて、劣化が極めて小さく耐久性に優れ、その中でも特に耐熱性に優れているため、耐熱劣化による撥水性劣化の心配がなく、電気絶縁性の確保がより確実に行えるものである。このように、金属基材の有利さである、省エネ性、温度上昇の迅速性を備えたままで電気絶縁の確保を確実に行える、より安全な生ごみ乾燥処理機を提供することができる。
【００６７】
本発明の請求項２記載の発明は、触媒の基材を波板状でかつエキスパンド加工された金属材料と電気絶縁性平板とを巻回して構成することにより、平板状などに比べ抵抗体としての抵抗値を確保することができ、発熱体としての効果を十分に発揮できるものである。
【００６８】
本発明の請求項３記載の発明は、筐体はアルミナまたはムライトを含むセラミック材料で形成することにより、筐体の吸湿性を十分に低くでき、電気絶縁性の確保がより確実に行えるものである。
【００６９】
本発明の請求項４記載の発明は、触媒体端部と筐体端部との沿面距離を１０ｍｍ以上に設定することにより、電気絶縁性の確保がより確実に行えるものである。
【００７０】
本発明の請求項５記載の発明は、触媒体を直列に複数個設け、上流側の触媒体のみに通電させると共に触媒体間の距離を１０ｍｍ以上とするものである。下流側の触媒体は上流側の触媒体の発熱により効率的に加熱されるため、結果としてエネルギーの低下につながり、また触媒体間の距離を１０ｍｍ以上設けることにより、触媒体と筐体との間だけでなく触媒体間の電気絶縁も加算され、電気絶縁性の確保がより確実に行えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す生ごみ乾燥処理機の部分概略図
【図２】同生ごみ処理機の触媒装置の構成を示す図
【図３】（ａ）同触媒装置の触媒体の構成を示す図
（ｂ）同触媒体の部分拡大図
【図４】同生ごみ処理機の実験例１の結果を示す入力電力−硫化ジメチル除去率特性図
【図５】同生ごみ処理機の実験例２の結果を示す経過時間−触媒温度特性図
【図６】同生ごみ処理機の実験例４に用いられた触媒装置の構成を示す図
【図７】同実験例４の結果を示す距離−絶縁抵抗値特性図
【図８】同生ごみ処理機の実験例５に用いられた触媒装置の構成を示す図
【図９】同実験例５の結果を示す入力電力−硫化ジメチル除去率特性図
【図１０】同生ごみ処理機の実験例５の結果を示す距離−絶縁抵抗値特性図
【符号の説明】
１  処理容器
２  排気経路
３  触媒装置
２１  セラミック筒
２３  触媒体
３１  波板状エキスパンドメタル
【図１】
0003606113.tif 000002
【図２】
0003606113.tif 000003
【図３】
0003606113.tif 000004
【図４】
0003606113.tif 000005
【図５】
0003606113.tif 000006
【図６】
0003606113.tif 000007
【図７】
0003606113.tif 000008
【図８】
0003606113.tif 000009
【図９】
0003606113.tif 000010
【図１０】
0003606113.tif 000011