(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ごみを収容する容器と、前記容器の上方に配置したファンと、生ごみを乾燥する加熱器と、容器から排出されたガスを脱臭する脱臭装置とを備え、前記脱臭装置は、ガスが流入するガス流入部に略直交して連通するガス通路部内に位置させた触媒と、前記触媒を加熱する加熱器とによって構成し、前記加熱器の、ガス流出部近傍の単位面積当たりの出力を、他の部分の単位面積当たりの出力より大きくした生ごみ処理装置。
【請求項２】
生ごみを収容する容器と、前記容器の上方に配置したファンと、生ごみを乾燥する加熱器と、容器から排出されたガスを脱臭する脱臭装置とを備え、前記脱臭装置は、ガスが流入するガス流入部に略直交して連通するガス通路部内に位置させた触媒と、前記触媒を加熱する加熱器とによって構成し、前記加熱器の、ガス流入部およびガス流出部近傍の単位面積当たりの出力を、他の部分の単位面積当たりの出力より大きくした生ごみ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒によって悪臭を分解処理する生ごみ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、厨房や食堂から発生する生ごみを分解処理する生ごみ処理装置が普及してきている。生ごみ処理装置は、生ごみを分解して環境に対する悪影響がない形にして、例えば液状化して水中に廃棄できる、あるいは生ごみを分解したときに発生するガスを燃料源として再利用できる等の面で非常に使い勝手の良い商品である。
【０００３】
しかし、欠点として、生ごみの分解過程で悪臭が発生するということがある。そこで、この悪臭成分ガス等を酸化して、無害、無臭にする脱臭装置の開発も急がれている。
【０００４】
この脱臭装置に使用されている触媒には、白金、パラジウム等の貴金属系金属、マンガン等の重金属系化合物、ペロブスカイト系の複合酸化物等の材料が、ぺレット状、マット状、ネット状、ハニカム状等の形に加工して用いられているが、ガス状の反応物を扱う場合には、通気抵抗が小さく、機械的強度が大きなハニカム状のものが用いられることが多い。
【０００５】
これらの酸化触媒は常温での反応性は低く、触媒の反応性を高めるためには、乾燥状態で、反応ガス温度、または触媒温度を約２００℃以上にする必要がある。このため、触媒に導入される反応ガスが、燃焼排気ガスのように２００℃よりも十分高い場合には反応ガスを加熱する必要はないが、反応ガスが２００℃未満の場合には触媒通過時の反応ガスをヒーター等の加熱器で２００℃以上に加熱する必要があった。
【０００６】
この加熱器の構成としては、前述のハニカム状等の触媒を担持させた排気通路の周囲をヒータ等の加熱器で取り囲み外側から加熱するもの、あるいは触媒に導入する前の反応ガスを予め加熱器で熱しておくものが一般的であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この脱臭装置を備えた生ごみ処理層には以下のような課題を有しているものである。
【０００８】
すなわち、触媒の寸法精度が良くないため、触媒を保持する金属ケースと触媒の間に隙間が生じたり、触媒の位置決めが困難であることが多かった。これに伴い、金属ケースが複雑な構造になりやすく、低コスト化を図る上での課題となっていた。
【０００９】
また、触媒の反応性を高めるために、加熱器で触媒近傍の反応ガスもしくは触媒自身を所定温度以上に加熱する必要があるが、従来例のように触媒を担持させた排気通路の周囲をヒータ等の加熱器で取り囲む構成にものでは、加熱器から触媒に有効に熱が伝わらずに放熱損失となることが多かった。特に、触媒近傍の反応ガスもしくは触媒自身を良好な反応の得られる４００℃以上にするには、簡潔な構成で断熱性能を高めることが重要となる。
【００１０】
さらに、屋内で使用する場合には、安全性の確保はもちろんのこと、完全な臭気の密閉が必要である。すなわち、触媒は排気ガスにとって圧損が大きいため、脱臭装置を接続すると、機器の一部から臭気がもれるという課題があった。触媒でも処理が困難な硫黄酸化物や塩素化合物が脱臭装置から排出され、腐食等により、機器に悪影響を与えるという問題もあった。
【００１１】
さらに、触媒の反応性を高めるために加熱器で触媒、または触媒近傍の反応ガスを所定温度以上に加熱する必要があるが、触媒、または触媒近傍の反応ガスの温度は不均一であることが多く、温度を検出する位置や温度検出手段を選定することが困難であった。しかも、高温に加熱するためには加熱器の壁面温度を高めなければならないが、触媒、または触媒近傍の反応ガスの温度は加熱器の温度に比較すると応答性が低いものである。このため、触媒、または触媒近傍の反応ガスの温度を検出する方式では触媒加熱中に加熱器の壁面温度が局所的に上昇し、加熱器の寿命が低下するという問題もある。
【００１２】
特に加熱器の壁面温度と寿命の間には密接な相関があるため、実用上、寿命の保証を厳密に行なうには加熱器の壁面温度を精度良く検出する必要がある。加熱器壁面からの輻射熱が触媒に有効に伝わらずに放熱損失となることも多かった。
【００１３】
また、触媒近傍の反応ガスの温度分布が不均一な状態で、２００℃未満の低温部が存在すると、この低温部の温度上昇のために加熱器の必要入力が過大になり、加熱効率が低下するという問題もあった。
【００１４】
さらに、触媒を均一にかつ活性温度以上に加熱するのは非常に困難であり、温度ムラが出来て触媒を有効に使えなかったり、ヒータに負担をかけたりして、結局装置としての能力が発揮できなかったり、寿命の短い結果となっている。
【００１５】
本発明はこれら従来の課題を解決するもので、簡潔な構成で触媒を保持でき、断熱性能が優れ、低圧損とした脱臭装置を使用する生ごみ処理装置とするとともに、加熱器の長寿命化を図り、的確な温度制御が可能生ごみ処理装置を提供するものである。
【００１６】
【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、容器から排出されたガスを脱臭する脱臭装置を、ガスが流入するガス流入部に略直交して連通するガス通路部内に位置させた触媒と、前記触媒を加熱する加熱器とによって構成して、容器から発生したガス流が乱れを発生しながら、拡散混合を促進されて、触媒の温度分布を均一化するように作用して、脱臭性能が高く、生ごみ等の廃棄物から発生する臭気を著しく低減できる生ごみ処理装置としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、容器から排出されたガスを脱臭する脱臭装置を、ガスが流入するガス流入部に略直交して連通するガス通路部内に位置させた触媒と、前記触媒を加熱する加熱器とによって構成して、容器から発生したガス流が乱れを発生しながら、拡散混合を促進されて、触媒の温度分布を均一化するように作用して、脱臭性能が高く、生ごみ等の廃棄物から発生する臭気を著しく低減できる生ごみ処理装置としている。
【００１８】
また、加熱器の、ガス流出部近傍の単位面積当たりの出力を、他の部分の単位面積当たりの出力より大きくして、触媒全体の温度が均一に高温に保たれ、かつ加熱器の表面の最高温度を低く抑えることが出来、効率の高い脱臭ができる生ごみ処理装置としている。
【００１９】
請求項２に記載した発明は、容器から排出されたガスを脱臭する脱臭装置を、ガスが流入するガス流入部に略直交して連通するガス通路部内に位置させた触媒と、前記触媒を加熱する加熱器とによって構成して、容器から発生したガス流が乱れを発生しながら、拡散混合を促進されて、触媒の温度分布を均一化するように作用して、脱臭性能が高く、生ごみ等の廃棄物から発生する臭気を著しく低減できる生ごみ処理装置としている。
【００２０】
また、加熱器の、ガス流入部およびガス流出部近傍の単位面積当たりの出力を、他の部分の単位面積当たりの出力より大きくして、触媒全体の温度が均一に高温に保たれ、かつヒータの表面の最高温度を低く抑えることが出来、効率の高い脱臭ができる生ごみ処理装置としている。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の実施例について説明する。図１は、本実施例の構成を示す生ごみ処理機の断面図である。生ごみを収納する内容器１６には回転刃１７と固定刃１８を設けており、内容器１６の上方には加熱器として使用しているヒーター１９と乾燥ファン２０を設置している。この内容器１６は、乾燥処理をする生ごみを入れるための容器であり、上部に把手（図示せず）等を取りつけて、取り外し、持ち運び自在であることが望ましい。また、生ごみや乾燥処理後のごみがこびり付くのを防止するため、内容器１６の内面にフッソ樹脂等によりこびり付き防止処理をしておくことが望ましい。内容器１６の外側には断熱容器２１、外容器２２を設けている。断熱容器２１としては、内部を真空にした真空断熱容器が効果的であるが、内部に断熱材を封入したもの、あるいは、断熱容器２１の材料（合成樹脂等）の断熱作用によって断熱容器としたものであっても構わない。
【００２２】
外容器２２の下流には凝縮容器２３と、脱臭装置２４を設けている。外容器２２の冷却用として、冷却ファン２５を設け、冷却風の出口には排気フード２６を設置している。乾燥ヒーター１９や乾燥ファン２０は蓋２７に設置している。蓋２７の近傍には操作部２８を設けている。外容器２２の近傍には制御部２９を設けている。脱臭装置２４の出口は生ごみ処理機の外側に位置させている。
【００２３】
以下、本実施例の動作について説明する。乾燥ヒーター１９と乾燥ファン２０を作動させ、生ごみを加熱すると、生ごみから水蒸気が発生する。この水蒸気は、内容器１６から外容器２２に移動する。外容器２２は冷却ファン２５によって冷却されているため、外容器２２の内壁で水蒸気は凝縮し、凝縮した水滴は、凝縮容器２３に収容される。そして、残りの臭気を含む水蒸気ガスは、脱臭装置２４に移動し、酸化脱臭処理された後、排気フード２６から排出される。脱臭装置２４の出口を生ごみ処理機の外側に位置させることにより、触媒１でも処理が困難な硫黄酸化物や塩素化合物が脱臭装置２４から排出されても、機器に対する悪影響を回避することができる。
【００２４】
図２は、前記脱臭装置２４に使用している触媒の構成を示す断面図である。触媒１は、コージライト系セラミックから成るハニカム状の担体表面に白金族系貴金属を担持して形成している。触媒１は略円筒形状であり、触媒１の中央部近傍には棒状の加熱器２を貫通させている。加熱器２は破線で示す発熱部２ａによって発熱し、加熱器２の内部に配置された温度センサ３によって検温されている。本実施例においては加熱器２に電気ヒーターを用いているが、加熱源として特に限定する必要はない。
【００２５】
また、触媒１はガス通路部４との間に触媒保持材５を挿入して固定している。ガス通路部４はパイプ状に形成したものをほぼ鉛直方向に配置したものを使用している。ガス通路部４の下方（上流側）には、触媒１の位置決めのために固定手段としての段押し部６を設けている。
【００２６】
触媒１はガス通路部４内に複数個に分割して位置させており、各々の触媒１の間には伸縮可能なＣリング状のスペーサ７を配置して、隙間を設けている。ガス通路部４の外面には、２個のフランジ部８を接合し、２個のフランジ部８の間に断熱材９を設置している。断熱材９は、断熱材保持具１０によって固定している。
【００２７】
断熱材保持具１０は、突出部１０ａと差し込み孔部１０ｂを有する同形の２個の部材を組み合わせたものとしている。フランジ部８には温度ヒューズ（過昇防止装置）１１を設置している。
【００２８】
また、パイプで形成したガス通路部４の両端部近傍に、ガス流入部１２が下側、ガス流出部１３が上側になるように、ガス通路部４にほぼ直交した形で連通させている。ガス通路部４の下流側端部には、ガス通路部蓋１４を設け、ガス通路部４の上流側端部には加熱器固定部１５を設けている。
【００２９】
触媒１は、加熱器２に通電して、加熱器２の壁面温度を上昇させて触媒１を活性化することによって、凝縮容器２３から発生する悪臭ガスを分解する。
【００３０】
この際、棒状の加熱器２を触媒１の中央部近傍に貫通させ、触媒１を内側から加熱することにより、放熱損失を低減し、効果的に加熱器２の輻射熱を触媒１に伝えることができるものである。すなわち、触媒１を短時間で活性化温度まで昇温でき、効率の高い分解ができるものである。また、加熱器２の内部に温度センサ３を設けて温度を検出するため、高精度で、応答性に優れた温度制御を行なうことができる。
【００３１】
しかも本実施例によれば、触媒１を複数個設け、触媒１の間に伸縮可能なＣリング状のスペーサ７を圧入する構成としているものである。このため、簡潔な構成で複数の触媒１の位置決めが可能となる。スペーサ７により、触媒１の間に隙間ができるが、この隙間で触媒１内を通過する反応ガスが乱れを発生し、触媒１から反応ガスへの対流熱伝達特性が向上するため、加熱効率も高められる。
【００３２】
こうして触媒１の温度が活性温度まで上昇した後、有害成分、悪臭成分を含む反応ガスをガス流入部１２から脱臭装置２４内に流入させる。反応ガスはガス通路部４内の触媒１を通過する際、触媒１表面から対流熱伝達により、加熱されるとともに酸化されて無害、無臭となり、ガス流出部１３から排気される。
【００３３】
ここで、ガス通路部４をほぼ鉛直に配置し、ガス流入部１２を下側に、ガス流出部１３を上側に位置させることにより、自然対流（ドラフト）を活かし、効果的に下側のガス流入部１２から上側のガス流出部１３までの圧損を低減することができる。
【００３４】
また温度センサ３を加熱器２の内部に設けているため、周囲温度の影響を除去でき、加熱器２の温度検出精度を高めることができ、加熱器２の温度が局所的に上昇することもなく、加熱器２の長寿命化が可能となる。
【００３５】
本実施例では、温度センサ３を加熱器２の内部に設けているが、これを、加熱器２の壁面の内側に直接接して設置することも適宜可能である。このことにより、より高精度で、応答性に優れた温度制御を行なうことができる。また過加熱時にも、加熱器２の最高温度を検出できることから、最も有効に安全性を確保することができる。さらに、温度センサ３を加熱器２と別設することなく、一体化できるため、触媒反応器として、構成を簡素化できる。
【００３６】
また、ガス通路部４をパイプで形成し、ガス通路部４の両端部近傍にガス流入部１２とガス流出部１３を連通させているため、構造が簡潔になるとともに、ガス通路部４の真円度、円筒度等の寸法精度が良く、触媒１の保持性も向上する。
【００３７】
さらに、ガス通路部４内の所定の位置に段押し部６を設けることにより、組み立て時に容易に触媒１の位置決めができ、部材を増やすこともないものである。本実施例では、段押し部６をガス通路部４の下方（上流側）に設けているが、触媒１の位置決めができるものであれば設定箇所、形状は問わない。例えば、図２に示しているようなリング６を設けても位置決めは容易に行える。
【００３８】
また本実施例では、流入部１２をガス通路部４にほぼ直交する形で配置している。このため、触媒１に流入するガスが乱れを発生しながら、拡散混合を促進されて、触媒の温度分布を均一化するように作用して、脱臭性能が高く、生ごみ等の廃棄物から発生する臭気を著しく低減できる生ごみ処理装置としている。
【００３９】
また本実施例では、流出部１３をガス通路部４にほぼ直交して連通する構成としている。このため、排気ガスの温度を低くできるものである。従って構造物の熱ストレスを低減でき、長期の使用ができる生ごみ処理装置を実現する。
【００４０】
また本実施例では、ガス流入部１２とガス流出部１３との間に、ガス流通部４の外面に接合する２個のフランジ部８を位置させ、この２個のフランジ部８の間に断熱材９を設置し、断熱材９を固定させる断熱材保持具１０を設けている。この構成とすることにより、簡潔な構成で断熱性能を高めることが可能となる。特に触媒１、または触媒１近傍の反応ガスを４００℃以上にする場合でも、放熱損失を低減し、加熱器２から触媒１に有効に熱を伝えることができる。断熱材保持具１０として、突出部１０ａと差し込み孔部１０ｂを有する同形の２個の部材を組み合わせることにより、低コスト化を図ることができる。
【００４１】
また、フランジ部８はガス通路部４に接合されているため、フランジ部８に温度ヒューズ（過昇防止装置）１１を設置することにより、応答精度を高め、火災等に対する安全性を確保することができる。
【００４２】
（実施例２）
続いて本発明の第２の実施例について説明する。
【００４３】
図３は本実施例の生ごみ処理装置に使用している触媒の構成を示す断面図である。３１は加熱器であり、端子４５から供給される商用交流電源によって発熱する。３３は円筒型でハニカム状の触媒であり、加熱器３１で加熱され、ガス流入部３５から流入するガスの臭気成分を酸化分解、脱臭する。脱臭されたガスはガス流出部３６を通って排気される。３４は外筒であり全体を支え、ガスの漏れない構造をなしている。３７、３８、３９はそれぞれ触媒下流側端部近傍の加熱器３１の一部分、触媒中央部近傍の加熱器３１の一部分、触媒上流側端部近傍の加熱器３１の一部分を範囲として便宜的に示したものである。
【００４４】
図４は加熱器３１の内部構造を示す断面図である。加熱器３１は、ステンレス等からなるパイプ４０と、マグネシア等からなる充填剤４１およびニッケルクロム等からなるヒータ線４２から構成されている。
【００４５】
以下に本実施例について詳しく説明する。
【００４６】
端子４５と連結した図示していない電力供給部から通電されると、加熱器３１内部のヒータ線４２は発熱する。この時図４に示しているように、ヒータ線４２は巻き線の間隔を変えているので、密に巻いているところでは発熱量が大きく、粗に巻いているところでは発熱量が小さい。よって触媒下流側端部近傍の加熱器３１の一部分７および触媒上流側端部近傍の加熱器３１の一部分３９は触媒中央部近傍の加熱器３１の一部分３８よりも単位面積当たりの加熱出力が大きくなる。しかしそれぞれに対応するパイプ４０の表面温度を比べると熱伝導もあるので、加熱出力の違いに比べ均一に近くなる。
【００４７】
この時、もしヒータ巻き線４２のピッチを一定にしたとすると、加熱出力も一定となり表面の温度分布は中央部ほど高いものとなって不均一になってしまう。
【００４８】
それらの具体的な量については、触媒の大きさや加熱器３１の出力や長さによって大きく異なるものである。本実施例の基となった実験によると、同じ電力の入力で加熱器３１表面の最高温度は均一化によって１００度以上下がり、触媒両端部付近の加熱器３１表面温度は１２０度以上上がり、均一度合いが大きく増した。
【００４９】
加熱器３１の発熱によって触媒３３は加熱される。本実施例では触媒３３の成分としてカルシウムアルミネートを担体としたものに白金を担持したものを使用し、その活性温度は臭気成分によって多少異なるが、排気ガスが乾燥した状態において約２００℃であるので、触媒３を少なくとも２００℃以上にしなければならない。さらに、排気ガスが水蒸気を含んだ条件では、より高温状態すなわちやく３５０℃以上の温度が求められる。
【００５０】
加熱器３１の両端部と中央部の加熱出力の同じものを使用すると、触媒温度２００℃以上に保持するためには、本実施例のように加熱器３１の両端部と中央部の加熱出力の違うものを使用するものに比べ、全体の入力（電力）が大きく必要であり、しかも加熱器３１の表面温度が著しく高くなってしまう。加熱器３１の表面温度が高いとパイプ４０及びヒータ線４２の耐久性が落ちてしまうことになる。入力を落として加熱器３１表面最高温度を下げ、耐久性を保たせると今度は逆に触媒の温度分布が不均一となり、活性温度に達しない部分が発生してしまう。こうなると良好な脱臭性能は期待できない結果となってしまう。
【００５１】
つまり本発明による本実施例のような構成の触媒処理装置では、性能を落とすこと無く消費電力の小さい耐久性の高い触媒処理装置を提供することが可能になるわけである。
【００５２】
このようにして均一な温度分布をなすように加熱された触媒３３は、ガス入口３５を通ってきた臭気成分を酸化分解して脱臭し、臭いの無いガスとしてガス出口３６から排気される。
【００５３】
尚、前述したように具体的な量については、目的ガスの量や、使用する触媒や加熱器３１によって大きく違うわけであるので、本発明は加熱器３１の両端部と中央部の加熱出力の差の度合いやその範囲の比等の量について言及しているものではなく、触媒の低温部が高温になり、加熱器３１表面の高温部が低温になるようにする手段について言及しているものである。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、脱臭性能が高く、生ごみ等の廃棄物から発生する臭気を著しく低減できる生ごみ処理装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である生ごみ処理装置の構成を示す断面図
【図２】同、脱臭装置の構成を示す断面図
【図３】本発明の第２の実施例である生ごみ処理装置に使用している触媒の構成を示す断面図
【図４】同、加熱器の内部構造を示す断面図
【符号の説明】
１  触媒
２  加熱器
３  温度センサ
４  ガス通路部
５  触媒保持材
６  固定手段（段押し部）
７  スペーサ
８  フランジ部
９  断熱材
１０  断熱材保持具
１１  温度ヒューズ
１２  ガス流入部
１３  ガス流出部
１９  乾燥ヒータ
２０  乾燥ファン
２１  断熱容器
２２  外容器
２３  凝縮容器
２４  脱臭装置
２７  蓋
３１  加熱器
３３  触媒
３５  ガス流入部
３６  ガス流出部
【図１】
0003589204.tif 000002
【図２】
0003589204.tif 000003
【図３】
0003589204.tif 000004
【図４】
0003589204.tif 000005