(57)【要約】    【課題】  豆の焙煎機において排気の臭気濃度とＮOx濃度を低くする。    【解決手段】  生豆を一定量ずつ受け入れて熱風で焙煎する焙煎室１と、焙煎室１で焙煎が終了する毎に焙煎室１で焙煎された炒豆を受け入れて空気で冷却する冷却槽１１を設けた焙煎機において、排気の浄化装置は、焙煎室１で焙煎に使用された排気と、冷却槽１１で冷却に使用された排気とが流入して加熱又は冷却される温度調整装置２２を設け、温度調整装置２２を通過した排気が流入して有機窒素除去処理され脱臭処理される触媒反応装置３１を設け、触媒反応装置３１の排気通路の上流側に有機窒素分解触媒３３を、下流側に酸化触媒３４を配置した。排気は、温度調整装置２２において温度が有機窒素除去処理と脱臭処理との両処理用に調整され、触媒反応装置３１において最初に有機窒素分解触媒３３で有機窒素除去処理され、次に酸化触媒３４で脱臭処理され、大気に放出される。【選択図】  図１
2006230238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生豆を一定量ずつ受け入れて熱風で焙煎する焙煎室と、焙煎室で焙煎が終了する毎に焙煎室で焙煎された炒豆を受け入れて空気で冷却する冷却槽を設けた豆の焙煎機において、
焙煎室で焙煎に使用された排気と、冷却槽で冷却に使用された排気とが流入して加熱又は冷却される温度調整装置を設け、
温度調整装置を通過した排気が流入して有機窒素除去処理され脱臭処理される触媒反応装置を設け、触媒反応装置の排気通路の上流側に有機窒素分解触媒を、下流側に酸化触媒を配置し、
排気は、温度調整装置において温度が有機窒素除去処理と脱臭処理との両処理用に調整され、触媒反応装置において最初に有機窒素分解触媒で有機窒素除去処理されて次に酸化触媒で脱臭処理され、大気に放出される構成にしたことを特徴とする排気の浄化装置。
【請求項２】
温度調整装置は、触媒反応装置の排気通路に流入する排気の温度を有機窒素除去処理と脱臭処理との両処理用に３５０℃から３８０℃位の範囲に調整することを特徴とする請求項１に記載の排気の浄化装置。
【請求項３】
豆の焙煎機は、コーヒ豆の焙煎に用いられるコーヒ豆の焙煎機であることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にコーヒ豆の焙煎に用いられる豆の焙煎機において、排気を浄化する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コーヒ豆の焙煎機は、コーヒ生豆を一定量ずつ受け入れて熱風で焙煎する焙煎室と、焙煎室で焙煎が終了する毎に焙煎室で焙煎されたコーヒ炒豆を受け入れて空気で冷却する冷却槽を設けている。また、焙煎室で焙煎に使用された熱風、焙煎排気と、冷却槽で冷却に使用された空気、冷却排気とを脱臭する脱臭装置を設けている。脱臭装置は、反応室に加熱装置と酸化触媒を設けている。
【０００３】
脱臭装置において、反応室に流入した焙煎排気と冷却排気は、加熱装置で加熱され、高温状態で酸化触媒を通過し、酸化燃焼反応で脱臭される。脱臭処理された排気は、大気に放出される。
【０００４】
【特許文献１】特公平４−２１４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
豆の焙煎機において、焙煎排気と冷却排気は、臭気濃度が高く、脱臭装置で脱臭される。脱臭処理されて大気に放出される排気は、臭気濃度が著しく低い。ところが、その排気は、窒素酸化物（ＮOx）を含んでいる。排気のＮOx濃度は、高くはないが、昨今、窒素酸化物は、排出量が少量でも環境保護上問題にされる。大気に放出される排気は、臭気のみならず、窒素酸化物をも減らすことが望まれる。
【０００６】
［研究と着想］
１）コーヒ豆の焙煎機において、脱臭装置を通過する前の未脱臭排気は、脱臭装置を通過した脱臭排気に比べて、臭気濃度が高いが、ＮOx濃度が低い。即ち、排気は、脱臭処理で窒素酸化物が増加する。この事実から、未脱臭排気は、窒素酸化物の原料となる有機窒素を含み、その有機窒素が脱臭処理の酸化燃焼反応で窒素酸化物に転化するものと推察される。
未脱臭排気中から有機窒素を除去するため、脱臭装置の酸化触媒に代えて有機窒素分解触媒を用い、未脱臭排気を有機窒素除去処理した。すると、その未脱臭の有機窒素除去排気は、脱臭排気に比べて、ＮOx濃度が低くなったが、臭気濃度が高くなった。
【０００７】
２）排気は、臭気濃度とＮOx濃度を低減するため、最初に有機窒素分解触媒で有機窒素除去処理を行って有機窒素を低減し、次に酸化触媒で脱臭処理を行って臭気を低減することを着想した。排気の有機窒素除去処理と脱臭処理を行う触媒反応装置は、排気が通過する排気通路の上流側に有機窒素分解触媒を、下流側に酸化触媒を配置することとした。
【０００８】
３）例えば、酸化触媒は、これに接する排気の温度が３５０℃から４００℃位の範囲にあると、脱臭処理の効率が高くなる。有機窒素分解触媒は、これに接する排気の温度が３５０℃から３８０℃位の範囲にあると、有機窒素除去処理の効率が高くなる。触媒反応装置の排気通路に流入する排気は、温度を有機窒素除去処理と脱臭処理との両処理用に３５０℃から３８０℃位の範囲に維持することとした。
ところが、焙煎排気は、温度が１４０℃から２２０℃位の範囲で大きく変動する。コーヒ豆を深く炒るときには、焙煎排気の温度は、高くなって、３８０℃を超えるときがある。冷却排気は、焙煎が終了する毎に発生し、温度が室温から１００℃位の範囲で大きく急激に変動する。深炒りのときには、冷却排気の温度は、高くなる。
そこで、排気は、先ず、温度調整装置で温度を有機窒素除去処理と脱臭処理との両処理に適した温度、例えば、３５０℃から３８０℃位の範囲に調整し、次に、触媒反応装置で有機窒素除去処理と脱臭処理を順次行うこととした。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１）生豆を一定量ずつ受け入れて熱風で焙煎する焙煎室と、焙煎室で焙煎が終了する毎に焙煎室で焙煎された炒豆を受け入れて空気で冷却する冷却槽を設けた豆の焙煎機において、
焙煎室で焙煎に使用された排気と、冷却槽で冷却に使用された排気とが流入して加熱又は冷却される温度調整装置を設け、
温度調整装置を通過した排気が流入して有機窒素除去処理され脱臭処理される触媒反応装置を設け、触媒反応装置の排気通路の上流側に有機窒素分解触媒を、下流側に酸化触媒を配置し、
排気は、温度調整装置において温度が有機窒素除去処理と脱臭処理との両処理用に調整され、触媒反応装置において最初に有機窒素分解触媒で有機窒素除去処理されて次に酸化触媒で脱臭処理され、大気に放出される構成にしたことを特徴とする排気の浄化装置。
【００１０】
２）上記の排気の浄化装置において、
温度調整装置は、触媒反応装置の排気通路に流入する排気の温度を有機窒素除去処理と脱臭処理との両処理用に３５０℃から３８０℃位の範囲に調整することを特徴とする。
【００１１】
３）上記の排気の浄化装置において、
豆の焙煎機は、コーヒ豆の焙煎に用いられるコーヒ豆の焙煎機であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
豆の焙煎機において、排気は、温度が有機窒素除去処理と脱臭処理との両処理用に調整され、最初に有機窒素除去処理されて次に脱臭処理され、大気に放出される。この排気は、臭気濃度が低く、その上、ＮOx濃度が低い。環境保護上好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施形態の排気の浄化装置を備えた豆の焙煎機は、コーヒ豆の焙煎機である。この焙煎機は、図１に示すように、コーヒ生豆を撹拌しつつ熱風で焙煎する焙煎室１を設けている。焙煎室１は、コーヒ生豆を一定量ずつ投入する生豆の入口と、焙煎室１で焙煎が終了する毎に焙煎されたコーヒ炒豆を排出する炒豆の出口を設けている。また、焙煎室１は、熱風の入口と出口を設けている。熱風の入口と出口は、熱風循環路２に接続している。熱風循環路２は、集塵器３、送風機４と加熱装置５を順次接続している。焙煎室１の熱風出口から流出する熱風ないし焙煎排気は、集塵器３を通過して脱塵され、送風機４を通過し、加熱装置５を通過して加熱され、コーヒ豆の焙煎に適した温度になって熱風入口から焙煎室１に流入する。
【００１４】
熱風循環路２は、焙煎室１の熱風入口と加熱装置５の出口との間から焙煎排気路６を分岐している。焙煎排気路６の下流端は、排気の浄化装置２１、２２、３１に接続している。熱風循環路２を循環する熱風ないし焙煎排気は、一部が焙煎排気路６に分流し、焙煎排気路６に分流した焙煎排気が浄化装置２１、２２、３１に送られる。
【００１５】
焙煎室１の炒豆出口の下側には、コーヒ炒豆を空気で冷却する冷却槽１１を設けている。冷却槽１１は、焙煎室１で焙煎が終了する毎に焙煎室１で焙煎されたコーヒ炒豆を受け入れる炒豆の入口と、冷却槽１１で冷却が終了する毎に冷却槽１１で冷却された炒豆を排出する炒豆の出口を設けている。また、冷却槽１１は、外部の空気を取り入れる空気の入口と、冷却排気を流出させる空気の出口を設けている。空気の出口は、冷却排気路１２で浄化装置２１、２２、３１に接続している。冷却排気路１２は、送風機１３と集塵器１４を順次接続している。冷却槽１１の空気出口から流出する冷却排気は、送風機１３を通過し、集塵器１４を通過して脱塵され、浄化装置２１、２２、３１に送られる。
【００１６】
浄化装置２１、２２、３１は、濾過器２１、温度調整装置２２と触媒反応装置３１を順次接続している。焙煎排気路６の焙煎排気と冷却排気路１２の冷却排気は、濾過器２１を通過し、濾過される。この濾過排気は、温度調整装置２２を通過して加熱又は冷却され、有機窒素除去処理と脱臭処理との両処理に適した温度、適温に調整される。適温になった排気は、触媒反応装置３１を通過し、最初に有機窒素除去処理され、次に脱臭処理される。この浄化排気は、大気に放出される。
【００１７】
温度調整装置２２は、冷却装置２３、送風機２４と加熱装置２５を順次接続し、それらを制御する制御装置２６を設けている。冷却装置２３は、新気取入路の上流端を大気に開放し、新気取入路の下流端を送風機２４の吸入口に接続し、新気取入路の途中に流量制御弁を介在している。この流量制御弁には、制御装置２６の出力端を接続している。送風機２４を作動する電動機には、制御装置２６の出力端を接続している。加熱装置２５は、加熱室にバーナを設けている。このバーナには、制御装置２６の出力端を接続している。制御装置２６の入力端には、触媒反応装置３１に流入する排気の温度を検出する温度センサ３２を接続している。
【００１８】
制御装置２６は、温度センサ３２が検出する温度、触媒反応装置３１に流入する排気の温度が適温より高いときには、冷却装置２３の流量制御弁を適度に開き、送風機２４に流入する排気に外部の空気、室温の新鮮空気を混入して排気の温度を低下させる。逆に、触媒反応装置３１に流入する排気の温度が適温より低いときには、加熱装置２５のバーナを適度に燃焼作動し、加熱装置２５の加熱室を通過する排気をバーナで加熱して排気の温度を上昇させる。また、制御装置２６は、温度センサ３２が検出する温度などに基づいて、送風機２４を作動する電動機の回転速度を増減し、触媒反応装置３１に流入する排気の流量を制御する。触媒反応装置３１に流入する排気は、空間速度（ＳＶ）が有機窒素除去処理と脱臭処理との両処理に適した範囲に調整される。
【００１９】
触媒反応装置３１は、反応室を設け、反応室の入口から出口に至る排気通路を形成している。温度調整装置２２で調温された排気は、反応室の排気通路を通過する。反応室の排気通路は、入口にこれに流入する排気の温度を検出する温度センサ３２を設け、出口を大気に開放している。反応室は、排気通路の上流側に有機窒素分解触媒３３を配置し、排気通路の下流側に酸化触媒３４を配置している。反応室に流入する排気は、最初に、入口に近い有機窒素分解触媒３３を通過し、次に、出口に近い酸化触媒３４を通過する。両触媒３３、３４を順次通過した排気は、出口から大気に流出する。
【００２０】
有機窒素分解触媒３３は、マンガン（Ｍｎ）を主成分とする触媒金属をセラミックのハニカム形状体に付着している。ＮOxの原料となる有機窒素と酸素を水蒸気、二酸化炭素と窒素に転化する。この転化処理の効率が高くなる排気の温度は、３５０℃から３８０℃位の範囲である。酸化触媒３４は、パラジウム（Ｐｄ）を主成分とする触媒金属をセラミックのハニカム形状体に付着している。臭気の素になる炭化水素を分解する。この分解処理の効率が高くなる排気の温度は、３５０℃から４００℃位の範囲である。なお、酸化触媒３４は、パラジウムに代えて白金（Ｐｔ）を使用することもある。
【００２１】
この焙煎機を運転すると、焙煎機においては、コーヒ生豆が焙煎室１に一定量ずつ投入され、熱風が焙煎室１と熱風循環路２を循環し、焙煎室１でコーヒ生豆が撹拌されつつ熱風で焙煎される。熱風循環路２を循環する熱風ないし焙煎排気は、一部が焙煎排気路６を経て浄化装置２１、２２、３１に送られる。焙煎室１から流出する焙煎排気は、図２に例示するように、温度が１４０℃から２２０℃位の範囲で大きく変動する。
【００２２】
焙煎室１で焙煎が終了する毎に、焙煎室１で焙煎されたコーヒ炒豆が焙煎室１から排出されて冷却槽１１に投入され、室温の外気が冷却槽１１を通過し、冷却槽１１でコーヒ炒豆が空気で冷却される。冷却槽１１から流出する冷却排気は、冷却排気路１２を経て浄化装置２１、２２、３１に送られる。冷却槽１１から流出する冷却排気は、図２に例示するように、温度が室温から１００℃位の範囲で大きく急激に変動する。
【００２３】
浄化装置２１、２２、３１においては、焙煎排気路６と冷却排気路１２から流入した焙煎排気と冷却排気は、濾過器２１を通過して濾過され、温度調整装置２２を通過して温度が調整される。温度調整装置２２は、温度センサ３２が検出する温度、触媒反応装置３１に流入する排気の温度が有機窒素除去処理と脱臭処理との両処理に適した温度になるように、排気を加熱したり、冷却したりする。有機窒素除去処理と脱臭処理との両処理に適した温度、適温は、３５０℃から３８０℃位の範囲である。触媒反応装置３１に流入する排気の温度が適温範囲の下限、３５０℃に達しないときには、冷却せずに、加熱することになる。逆に、触媒反応装置３１に流入する排気の温度が適温範囲の上限、３８０℃を超えているときには、加熱せずに、冷却することになる。
【００２４】
温度調整装置２２を通過して適温になった排気は、触媒反応装置３１の反応室に流入し、最初に有機窒素分解触媒３３を通過して有機窒素除去処理され、次に酸化触媒３４を通過して脱臭処理される。この浄化排気は、反応室から大気に放出される。
【００２５】
［大気放出排気のＮOx濃度、臭気濃度の比較例］
１）実施形態における大気放出排気のＮOx濃度は、図３の線図に○付き実線で示すようになる。酸化触媒による脱臭処理のみを行う背景技術におけるそれは、同線図に×付き破線で示すようになる。
実施形態においては、背景技術に比較して、大気放出排気のＮOx濃度は、低くなる。特に、ＮOx濃度の最大値は、著しく低くなる。
【００２６】
２）酸化触媒による脱臭処理のみを行う背景技術において、脱臭装置に流入する排気の温度が３５０℃であるとき、大気放出排気は、ＮOx濃度の最大値が酸素濃度６％換算値で９３８ｐｐｍであり、臭気濃度の最大値が１０００である。
実施形態において、触媒反応装置３１に流入する排気の温度が３５０℃であるとき、大気放出排気は、ＮOx濃度の最大値が酸素濃度６％換算値で７５ｐｐｍであり、臭気濃度の最大値が１７０である。
従って、実施形態においては、背景技術に比較して、大気放出排気のＮOx濃度も、臭気濃度も、非常に低くなる。
【００２７】
３）実施形態において、触媒反応装置３１に流入する排気の温度が低くなって３００℃であるときは、大気放出排気のＮOx濃度の最大値は、酸素濃度６％換算値で２２５ｐｐｍに上がって目標値の１６０ｐｐｍを超える。臭気濃度の最大値も、２３００に上がって目標値の１０００を超える。
逆に、触媒反応装置３１に流入する排気の温度が高くなって４００℃であるときは、ＮOx濃度の最大値は、酸素濃度６％換算値で２７０ｐｐｍに上がって目標値の１６０ｐｐｍを超える。臭気濃度の最大値も、４２０に上がる。
また、実施形態において、触媒反応装置３１に流入する排気の温度が３６０℃であるときは、ＮOx濃度の最大値は、酸素濃度６％換算値で６７ｐｐｍであって目標値の１６０ｐｐｍ以内である。臭気濃度の最大値は、１３０であって目標値の１０００以内である。
触媒反応装置３１に流入する排気の温度が３８０℃であるときは、ＮOx濃度の最大値は、酸素濃度６％換算値で９７ｐｐｍであって目標値の１６０ｐｐｍ以内である。臭気濃度の最大値は、１３０であって目標値の１０００以内である。
従って、触媒反応装置３１に流入する排気の温度が３５０℃から３８０℃位の範囲にあると、大気放出排気は、ＮOx濃度も、臭気濃度も、非常に低くなる。
【００２８】
［変形例］
１）実施形態においては、温度調整装置２２は、冷却装置２３と加熱装置２５を備えているが、触媒反応装置３１に流入する排気を適温にするため、温度調整装置２２を通過中の排気を冷却する必要のない場合には、冷却装置２３を設けない。逆に、温度調整装置２２を通過中の排気を加熱する必要のない場合には、加熱装置２５を設けない。
【００２９】
２）実施形態においては、冷却排気路１２は、途中に送風機１３と集塵器１４を介在し、下流端を浄化装置２１、２２、３１に接続しているが、集塵器１４を設けずに、送風機１３の吐出口を熱風循環路２の集塵器３の入口に接続し、冷却槽１１から流出する冷却排気が送風機１３を通過して熱風循環路２の集塵器３に流入し、熱風循環路２の送風機４と加熱装置５を通過し、焙煎排気路６を経て排気浄化装置２１、２２、３１に流入する構成にする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態における排気の浄化装置を備えたコーヒ豆の焙煎機の概略図。
【図２】同焙煎機における焙煎排気と冷却排気の温度変化を示す線図。
【図３】同焙煎機と背景技術における大気放出排気のＮOx濃度変化を示す線図。
【符号の説明】
【００３１】
１  焙煎機の焙煎室
２  焙煎室の熱風循環路
３  熱風循環路の集塵器
４  熱風循環路の送風機
５  熱風循環路の加熱装置
６  焙煎室の焙煎排気路
１１  焙煎機の冷却槽
１２  冷却槽の冷却排気路
１３  冷却排気路の送風機
１４  冷却排気路の集塵器
２１、２２、３１  排気の浄化装置
２１  浄化装置の濾過器
２２  浄化装置の温度調整装置
２３  温度調整装置の冷却装置
２４  温度調整装置の送風機
２５  温度調整装置の加熱装置
２６  温度調整装置の制御装置
３１  浄化装置の触媒反応装置
３２  触媒反応装置の温度センサ
３３  触媒反応装置の有機窒素分解触媒
３４  触媒反応装置の酸化触媒
【図１】
2006230238.tif 000003
【図２】
2006230238.tif 000004
【図３】
2006230238.tif 000005