(57)【要約】【課題】従来の脱臭装置において、送風手段を脱臭装置本体とは別に設けているため、脱臭装置の小型化が困難であった。【解決手段】送風手段６と加熱手段４と吸気口２と排気口３と送風手段６と一体に設けられた触媒部とを有する脱臭装置ユニット１を備え、送風手段６の運転により吸気口２を介して脱臭装置ユニット１内に吸引された気体は、加熱手段４を通過後、触媒部を通過し、その後排気口３を介して脱臭装置ユニット１外に排気される構成とした。これにより、送風手段６と触媒部を別々に設ける必要が無く、省スペースになり、脱臭装置の小型化が実現できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風手段と加熱手段と吸気口と排気口と前記送風手段と一体に設けられた触媒部とを有する脱臭装置ユニットを備え、前記送風手段の運転により前記吸気口を介して前記脱臭装置ユニット内に吸引された気体は、前記加熱手段を通過後、前記触媒部を通過し、その後前記排気口を介して前記脱臭装置ユニット外に排気される構成とした脱臭装置。
【請求項２】
送風手段を遠心ファンとした請求項１に記載の脱臭装置。
【請求項３】
加熱手段を送風手段の回転中心軸の近傍に設ける構成とした請求項１または２に記載の脱臭装置。
【請求項４】
加熱手段に窒化珪素ヒータを用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱臭装置。
【請求項５】
触媒部は、金属の基材と、前記基材の表面に形成したアンダーコート層と、前記アンダーコート層の表面に形成した触媒層とを備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の脱臭装置。
【請求項６】
送風手段は羽根を備え、金属の基材を前記羽根とした請求項５に記載の脱臭装置。
【請求項７】
金属の基材に熱処理を施したことを特徴とする請求項５または６に記載の脱臭装置。
【請求項８】
触媒層を、白金またはパラジウムの少なくとも１種類を含有する貴金属触媒層とした請求項５〜７のいずれか１項に記載の脱臭装置。
【請求項９】
アンダーコート層を、アルミニウムとセリウムとバリウムを含有する焼結酸化物とした請求項５〜８のいずれか１項に記載の脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ゴミやトイレの臭気を除去する脱臭装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の脱臭装置として、シーズヒータなど筒型ヒータの外周に触媒を担持させたフィンを多段に配置して触媒体を形成し、この触媒体を容器に収納し、フィンと容器の隙間を、臭気を含んだ気体が筒型ヒータと平行方向に通過することにより脱臭する方法があげられる（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３１９４８７号公報
【特許文献２】
特開２００２−１２６４５２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、ファンを触媒体とは別々に設けているため、脱臭装置の小型化を図ることが困難である、あるいはフィンを多段に配置して触媒体を形成しているため構成が複雑になり部品点数が多くなって組み立て工程が多くなる、あるいは筐体からの放熱が大きい等の課題等を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、小型化した脱臭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】
本発明の脱臭装置は、上記課題を解決するために、送風手段と加熱手段と吸気口と排気口と前記送風手段と一体に設けられた触媒部とを有する脱臭装置ユニットを備え、前記送風手段の運転により前記吸気口を介して前記脱臭装置ユニット内に吸引された気体は、前記加熱手段を通過後、前記触媒部を通過し、その後前記排気口を介して前記脱臭装置ユニット外に排気される構成とした。
【０００７】
上記発明によれば、脱臭装置内に導かれた臭気を含んだ気体が、加熱手段と触媒部にて効率よく脱臭されるとともに、触媒部と送風手段を一体化することで、コンパクトな脱臭装置を提供することができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、送風手段と加熱手段と吸気口と排気口と前記送風手段と一体に設けられた触媒部とを有する脱臭装置ユニットを備え、前記送風手段の運転により前記吸気口を介して前記脱臭装置ユニット内に吸引された気体は、前記加熱手段を通過後、前記触媒部を通過し、その後前記排気口を介して前記脱臭装置ユニット外に排気される構成とすることで、臭気を加熱手段および触媒部にて効率的に除去できるとともに、触媒部と送風手段を一体化することで脱臭装置をコンパクトにすることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、特に、請求項１に記載の送風手段を遠心ファンとすることで、風量を多くすることができ、加熱手段と触媒部にてより多くの臭気を処理できるものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、特に、請求項１または２に記載の加熱手段を、送風手段の回転中心軸の近傍に設けることで、加熱手段のためのスペースの一部または全部を送風手段内に確保でき、脱臭装置をよりコンパクトにすることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、特に、請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱手段に、窒化珪素ヒータを用いることで、窒化珪素ヒータまわりの空間の温度をより高くことができ、触媒部の昇温スピードを高めることができるものである。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、特に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の触媒部が、金属の基材と、前記基材の表面に形成したアンダーコート層と、前記アンダーコート層の表面に形成した触媒層とを備える構成とすることで、多孔質のアンダーコート層の性質により触媒表面積を大幅に増加することができ、また触媒層と基材との密着性が向上するものである。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明に加えて、送風手段は羽根を備え、金属の基材を前記羽根としたことで、触媒部を送風手段の羽根の表面に薄く形成でき、送風手段の羽根が重くなり回転数が低下し、これに伴って風量も低下してしまうということもなく、性能の安定したコンパクトな脱臭装置を提供できるものである。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、特に、請求項５または６に記載の金属の基材に、熱処理を施したことにより、触媒層と基材との密着性が向上し、かつ基材の耐腐食性が向上するものである。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、特に、請求項５〜７のいずれか１項に記載の触媒層を、白金またはパラジウムの少なくとも１種類を含有する貴金属触媒層としたことにより、高活性な貴金属触媒の性質により、低沸点分子の臭気成分を効率よく酸化分解することができるものである。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、特に、請求項５〜８のいずれか１項に記載のアンダーコート層を、アルミニウムとセリウムとバリウムを含有する焼結酸化物としたことにより、触媒層と基材との密着性をより強固にすることができるものである。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１、図２は、本発明の第１の実施例における脱臭装置の断面図を示すものである。
【００１９】
図１において、１は脱臭装置ユニットであり、その一方には吸気口２が設けられ、他方には排気口３が設けられている。４は加熱手段であり、本実施例では、小型で温度の立ち上がり特性に優れ、ヒータ表面温度は１０００℃程度の高温まで昇温可能な窒化珪素ヒータを用いており、ガイシ５により脱臭装置ユニット１に固定されている。６は送風手段であり、圧力損失に強く、大風量を確保できる遠心ファンとして多翼（シロッコ）ファンを用いた。また多翼ファンの羽根部材には、より耐熱性、耐食性、耐孔食性に優れ、高温での熱膨張係数が小さく応力腐食割れに強いＳＵＳ４４４を用いた。前記羽根の表面にアルミナを主成分とするアンダーコート層を塗布し焼成した後、白金―パラジウムからなる触媒を塗布し焼成を行うことにより触媒層を作製して、触媒部を羽根部材表面に担持するように形成し、多翼ファン６の羽根に触媒部を一体に設けるようにした。
【００２０】
また、前記多翼ファン６は吸気口２の吸入方向に略直角に設けられた窒化珪素ヒータ４を略中心軸となるように、その羽根部材を窒化珪素ヒータ４のまわりに遠心方向に配置している。また脱臭装置ユニット１には、耐熱性、耐食性、耐孔食性に優れたＳＵＳ３１６を用いた。
【００２１】
以上のように構成された脱臭装置について、以下その動作、作用を説明する。脱臭装置の窒化珪素ヒータ４の両端端子部に通電して、加熱状態にする。同時に、触媒部も加熱される。この状態で、多翼ファン６に通電し、臭気を含んだ気体Ａを吸気口２から脱臭装置ユニット１内に導入すると、まず臭気を含んだ気体は約１０００℃に熱せられた窒化珪素ヒータ４の表面と接触することにより酸化分解され、その後、多翼ファンの羽根表面に一体に設けられた触媒部にて残りの臭気が酸化分解され、排気口３から脱臭された気体Ｂが排出される。
【００２２】
本実施例の効果について、図３、図４を参照しながら説明する。
【００２３】
図３は、本発明の脱臭装置、および従来の脱臭装置の浄化性能を評価した結果を示すグラフである。図４は本発明の脱臭装置、および本発明の脱臭装置においてファンを動作させずに別途排気口後方流路に取り付けたアキシャルファン（円形の中心部分から放射状に４枚の羽根を形成した扇風機形状ファン）によって空気流を発生させる構成とした脱臭装置の浄化性能を評価した結果を示すグラフである。この試験において、試験ガスとしては野菜などから発生する臭気成分の一つである硫化ジメチル（ＣＨ３）２Ｓを用い、初期濃度は５００ｐｐｍとした。空間速度は、市販の生ごみ処理機と同レベルの４０００ｈ−１とした。測定は、吸気口直前と排気口直後の濃度をガスクロマトグラフのＦＩＤを用い、除去率を求めた。
【００２４】
また、従来例として、図５に示した脱臭装置を用いた。すなわち、臭気を含んだ気体Ａを吸気口１２から脱臭装置内に導入すると、臭気を含んだ気体はシーズヒータ１３により加熱された触媒体１４にて臭気が酸化分解された後、排気口１５から脱臭された気体Ｂが排出される。触媒担持量、試験ガス、初期濃度、空間速度、および測定方法は本実施例と同条件とした。
【００２５】
図３に示すように、従来例では約１４０Ｗの入力電力で９９．５％の除去率を示したのに対し、本実施例では約９０Ｗの入力電力で９９．５％の除去率を示した。これは、本実施例の脱臭装置では従来例と比較して、ヒータの高温化による脱臭性能の向上と、構成上の違いによる筐体放熱の低減によって触媒部温度が上昇したことによるものであると考えられる。
【００２６】
次に、図４に示すように、比較例では約１１０Ｗの入力電力で９９．５％の除去率を示したのに対し、本実施例では約９０Ｗの入力電力で９９．５％の除去率を示した。これは、本実施例の脱臭装置のように触媒部をフィン表面に固着したファンを回転させることにより空気流を発生させることで、臭気を含んだ気体と触媒部がより均一に接触することにより脱臭性能が向上したものと考えられる。
【００２７】
以上の結果より、本実施例によれば、臭気を効率的に除去でき、また送風手段と触媒部とを一体化したので触媒部とは別の場所でスペースを確保して送風手段を別途設ける必要がく、脱臭装置をコンパクトにすることができるものである。
【００２８】
なお、本実施例ではファン６として遠心ファンの１つである多翼（シロッコ）ファンを用いたが、比較例で用いたアキシャルファンと比較して、入力電力を同等とした場合、風量は遠心ファンの方が２倍程度大きい結果となった。よって、多翼ファンを用いることにより圧力損失に強く大風量を確保できるため、より大量に臭気を含んだ気体を処理できるものである。
【００２９】
（実施例２）
図６は、本発明の第２の実施例における脱臭装置の断面図を示すものである。
【００３０】
図６において、送風手段ファン１６に、スクロールファンを用いた他は実施例１に示した脱臭装置と同等とした。
【００３１】
この実施例の効果について、図７を参照しながら説明する。図７は、本実施例の脱臭装置および前記実施例１における脱臭装置の浄化性能を評価した結果を示すグラフである。この試験において、試験ガスとしては野菜などから発生する臭気成分の一つである硫化ジメチル（ＣＨ３）２Ｓを用い、初期濃度は５００ｐｐｍとした。空間速度は、市販の生ごみ処理機と同レベルの４０００ｈ−１とした。測定は、吸気口直前と排気口直後の濃度をガスクロマトグラフのＦＩＤを用い、除去率を求めた。
【００３２】
図７に示すように、実施例１では約９０Ｗの入力電力で９９．５％の除去率を示したのに対し、本実施例では約７５Ｗの入力電力で９９．５％の除去率を示した。これは、本実施例の脱臭装置では実施例１における脱臭装置と比較して、臭気を含んだ気体と脱臭部との接触時間が長くなったために、より脱臭効率が向上したものと考えられる。
【００３３】
以上の結果より、送風手段をスクロールファンとすることで触媒部にて臭気の接触時間をより長くでき、臭気の除去性能を向上させることができるものである。
【００３４】
（実施例３）
図８は、本発明の第３の実施例における触媒部の断面図を示すものである。
【００３５】
図８において、２１は基材、２２はアンダーコート層であり、２３は触媒層である。基材２１は、耐熱性、耐食性、耐孔食性に優れ、高温での熱膨張係数が小さく応力腐食割れに強いＳＵＳ４４４を用いた。以上の基材を送り速度１０ｃｍ／分にて都市ガス排気雰囲気中１０５０℃で、熱処理を行った。熱処理後の基材はＣｒ、Ｍｏの結晶粒が均一に分布しており且つ微細である。この析出部分の皮膜の厚みは約３μｍ程度であった。皮膜は各結晶粒が融合しあって凹凸に富み、且つ緻密な状態で連続している。皮膜のビッカース硬度は熱処理前と比較して３５％増加した。また、Ｆｅの析出が僅かであり、偏在がない。
【００３６】
アンダーコート層２２は、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、混合して形成しているものである。このスラリーを、１００℃で乾燥し、さらに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に調製したものをアンダーコートスラリーとしている。このアンダーコートスラリーを、基材２１に塗布した後、１３０℃で２０分間乾燥させ、６００℃で２０分焼成してアンダーコート層２２を形成している。触媒層２３は、６．５ｗｔ％ジニトロジアミンパラジウム硝酸水溶液と、６．５ｗｔ％ジニトロジアミン白金硝酸水溶液を１：１の割合で混合したものを、アンダーコート層２２の上に塗布して、１３０℃で２０分間乾燥した後、６００℃で２０分間焼成することにより形成している。アンダーコート層２２は、基材２１と触媒層２３のつなぎの役割をしており、基材２１上に触媒層２３を強固にとどめるとともに、触媒層２３の比表面積を大きくする役割もある。
【００３７】
以上の触媒層を図１に示す触媒部に設けた。
【００３８】
基材に熱処理を施すことの効果について、以下に説明する。
【００３９】
本効果を示すため、実施例１に示す脱臭装置を用いて、基材の耐食試験および基材とアンダーコート層との密着性試験を行った。すなわち、耐食試験としては、酸、アルカリ、塩化ナトリウム溶液浸漬試験により評価し、密着性試験としては、６００℃から水中に投入することによる熱衝撃試験により評価を行った。比較例としては、熱処理を行わない基材を用いた。
【００４０】
液温２５℃、１％塩化ナトリウム溶液、０．５％硫酸、０．５％水酸化ナトリウム各水溶液に両サンプルを浸漬した結果、熱処理基材は全く腐食されなかったが、未熱処理基材では１％塩化ナトリウム溶液、０．５％硫酸において、錆の発生が認められた。
【００４１】
また、熱衝撃試験を行った結果、熱処理基材ではアンダーコート層に剥れはなかったが、未熱処理基材では一部に剥れが認められた。
【００４２】
以上の結果より、金属の基材に対して本実施例に示す熱処理を施すことにより、触媒層と基材との密着性が向上しかつ基材の耐腐食性が向上するものである。
【００４３】
次に、触媒層を、白金またはパラジウムの少なくとも１種類を含有する貴金属触媒層とすることの効果を示すため、脱臭性能評価を行った。比較例としては、触媒層として▲１▼白金のみ、▲２▼パラジウムのみ、▲３▼酸化マンガン・酸化銅を用いた。この試験において、試験ガスとしては野菜などから発生する臭気成分の一つである硫化ジメチル（ＣＨ３）２Ｓを用い、初期濃度は５００ｐｐｍとした。空間速度は、市販の生ごみ処理機と同レベルの４０００ｈ−１とした。測定は、吸気口直前と排気口直後の濃度をガスクロマトグラフのＦＩＤを用い、除去率を求めた。以上の結果を図９に示す。
【００４４】
図９に示すように、▲１▼白金のみでは入力電力１００Ｗで９９．５％の除去率、▲２▼パラジウムのみでは入力電力１１０Ｗで９９．５％の除去率、▲３▼酸化マンガン・酸化銅では入力電力１４０Ｗで９９．５％の除去率であった。本実施例では９０Ｗの入力電力で９９．５％の除去率であった。
【００４５】
本発明のように触媒層は白金またはパラジウムの少なくとも１種類を含有する貴金属触媒層とすることにより、高活性な貴金属触媒の性質により、低沸点分子の臭気成分を効率よく酸化分解することができるものである。
【００４６】
次に、アンダーコート層を、アルミニウムとセリウムとバリウムを含有する焼結酸化物とすることの効果を示すため、触媒部の耐久試験を行った。試験条件として、ヒータ入力電力１００Ｗ、触媒部を通過する気体として空気１０％水蒸気９０％とし、３０分間隔でヒータのＯＮ−ＯＦＦを繰り返した。比較例としては、水酸化アルミニウム、硝酸セリウム、炭酸バリウムの焼結酸化物を添加しないアンダーコート層を用いた。
【００４７】
比較例では、５０時間経過後には、触媒層１の吸気口２に近い部分とヒータ近傍の触媒層２のアンダーコート層に剥れが確認された。一方、本実施例では１０００時間経過後においてもアンダーコート層に剥れは確認されなかった。
【００４８】
以上の結果より、水酸化アルミニウム、硝酸セリウム、炭酸バリウムの焼結酸化物を添加することにより、基材と触媒層との密着性を高め、基材の熱膨張と熱収縮の繰り返しにも耐えうるものである。
【００４９】
（実施例４）
図１０は、本発明の第４の実施例における脱臭装置の断面図を示すものである。
【００５０】
図１０において、加熱手段３４を通過する臭気を含んだ空気の流速を早めるために３７に示す金属製のパイプを設置した他は、図１に示す脱臭装置と同等とした。
【００５１】
以上のように構成された脱臭装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００５２】
脱臭装置の窒化珪素ヒータ４の両端端子部に通電して、加熱状態にする。同時に、触媒部も加熱される。この状態で、送風手段６に通電し、臭気を含んだ気体Ａを吸気口２から脱臭装置ユニット３１内に導入すると、まず臭気を含んだ気体は約１０００℃に熱せられた窒化珪素ヒータ４の表面と接触することにより酸化分解され、その後、触媒部にて残りの臭気が酸化分解され、排気口３から脱臭された気体Ｂが排出される。
【００５３】
本実施例の効果について、以下に説明する。図１１は、本実施例の脱臭装置および前記実施例１の脱臭装置の浄化性能を評価した結果を示すグラフである。この試験において、試験ガス、試験条件、評価方法などは実施例１と同等とした。図１１に示すように、実施例１では約９０Ｗの入力電力で９９．５％の除去率を示したのに対し、本実施例では約８０Ｗの入力電力で９９．５％の除去率を示した。
【００５４】
以上の結果より、本実施例によれば、臭気を含んだ空気が加熱手段を通過する際に流速が大きくなるような構成とすることで、加熱手段のまわりの空間での臭気の分解を促進し、脱臭効率を向上させることができるものである。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、脱臭装置ユニット内に、触媒部と送風手段をを一体化して設けることでコンパクトな脱臭装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における脱臭装置の断面図
【図２】同実施例の脱臭装置の図１におけるＡＡ断面図
【図３】同実施例の脱臭装置における、ヒータ入力電力と硫化ジメチル除去率との関係を示すグラフ
【図４】同実施例の脱臭装置における、ヒータ入力電力と硫化ジメチル除去率との関係を示す他のグラフ
【図５】従来の脱臭装置の断面図
【図６】本発明の第２の実施例における脱臭装置の断面図
【図７】同実施例の脱臭装置における、ヒータ入力電力と硫化ジメチル除去率との関係を示すグラフ
【図８】本発明の第３の実施例における触媒部の断面図
【図９】同実施例の脱臭装置における、ヒータ入力電力と硫化ジメチル除去率との関係を示すグラフ
【図１０】本発明の第４の実施例における脱臭装置の断面図
【図１１】同実施例の脱臭装置における、脱臭装置のヒータ入力電力と硫化ジメチル除去率との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１、１１、３１  脱臭装置ユニット
２、３２吸気口
３、３３  排気口
４、１４、３４  窒素珪素ヒータ（加熱手段）
６、３６  多翼ファン（送風手段）
１６  スクロールファン（送風手段）
２１  基材
２２  アンダーコート層
２３  触媒層
【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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【図１０】
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【図１１】
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