JP2003225539A - 触媒脱臭装置およびそれに用いる熱回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、生ごみ処理装置等の臭気物質を含
有するガスを排出する装置の触媒脱臭装置における、臭
気物質の除去特性向上と消費電力低減の両立に関するも
のである。 【解決手段】 発生する臭気ガスの成分や濃度が変動す
る臭気発生源の下流に設置され、臭気ガス中の臭気成分
を除去する脱臭装置であって、臭気ガスを加熱するガス
加熱部と、臭気ガスに対する酸化作用を有する脱臭触媒
体とを備えた触媒脱臭室において、臭気ガスは脱臭触媒
体を上から下に通過するとともに、触媒脱臭室の壁のう
ち、少なくとも脱臭触媒体の側面が接する部分に隣接し
て、脱臭触媒体で臭気成分を除去した後の排ガスが臭気
ガスと略平行に流通する排ガス室を設置している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生ごみ処理装置等
の臭気物質を含有するガスを排出する装置の触媒脱臭装
置における、臭気物質の除去特性向上と消費電力低減の
両立に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の排ガス脱臭装置としては、活性炭
やゼオライト等の吸着材を利用する吸着方式、微生物や
細菌等を利用して分解を行う生物脱臭方式、白金・パラ
ジウム等の貴金属系の脱臭触媒を使用し、触媒温度３５
０℃以上で酸化反応を行う触媒脱臭方式等が挙げられ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の排ガス脱臭
装置のうち、白金・パラジウム等の貴金属系の脱臭触媒
を用い、触媒温度３５０℃以上で酸化反応を行う触媒脱
臭方式では、脱臭触媒に温度むらが存在する場合には、
未処理の臭気物質が多量に排出される可能性があり、ク
リーンな排ガス特性の確保が困難であるという課題があ
った。また、このような臭気物質の除去特性の悪化を回
避するため、触媒温度を活性温度より大幅に高く設定す
る場合には、触媒加熱用ヒータにおいて多大な電力を消
費し、ランニングコストが高くなるという課題があっ
た。また、発生源での成分のばらつきや臭気ガスの濃度
むらが存在するため、排ガス浄化特性が悪化する傾向が
あるという課題があった。

【０００４】ここで、ランニングコストが高くなるとい
う課題に対しては、臭気物質を含むガスと脱臭触媒で臭
気物質を除去した排ガスの熱交換を行う熱回収装置を設
置している。設置性の向上の観点から、熱回収装置を小
型化するためには、積層式熱交換器のように、臭気物質
を含むガスや排ガスの流路断面積を小さくして、高流速
化を図る場合が多いものの、同時に圧力損失が増大する
ため、ガスの漏洩、あるいは短絡を防止する手段が必要
となる。

【０００５】そこで、従来の熱回収装置では、臭気物質
を含むガス流路と排ガス流路を積層し、拡散溶接、接
着、ろう付け等により一体化接合していた。しかし、拡
散溶接を用いる場合、溶接時の加圧に極めて大きな荷重
が必要となるため、大型の設備が必要となり、量産性に
乏しく、低コスト化が困難であるという課題があった。
また、接着を用いる場合、接合部の耐圧性や耐熱性等の
信頼性に乏しく、使用圧力や温度に著しい制限があると
いう課題があった。さらに、ろう付けを用いる場合、ろ
う材を塗布したプレート間の密着性が悪いと、接合部に
隙間が生じ、ガスの漏洩、あるいは短絡が起こるという
課題があった。

【０００６】本発明は、かかる従来の触媒脱臭装置の課
題を解決することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の触媒脱臭装置では、発生する臭気ガ
スの成分や濃度が変動する臭気発生源の下流に設置さ
れ、臭気ガス中の臭気成分を除去する脱臭装置であっ
て、臭気ガスを加熱するガス加熱部と、ガス加熱部の下
流に設置した、臭気ガスに対する酸化作用を有する脱臭
触媒体とを備えた触媒脱臭室において、臭気ガスは脱臭
触媒体を上から下に通過するとともに、触媒脱臭室の壁
のうち、少なくとも脱臭触媒体の側面が接する部分に隣
接して、脱臭触媒体で臭気成分を除去した後の排ガスが
臭気ガスと略平行に流通する排ガス室を設置したことを
特徴としている。

【０００８】また、本発明の第２の触媒脱臭装置では、
２種の流体間で熱交換を行う熱回収装置であって、複数
の熱交換プレートと、２種の流体の隔壁を形成する熱交
換流路フレームとを熱交換流路シール部を介して積層す
ることで、２種の流体の熱交換流路を交互に形成すると
ともに、２種の熱交換流路内に、流れ方向に垂直な断面
が波形状を有する熱交換フィンを設置し、熱交換フィン
の波形状の先端部が熱交換プレートと接触するように結
合を行うことを特徴としている。

【０００９】さらに、本発明の第３の触媒脱臭装置で
は、熱交換プレートに２種の流体の入口流通孔および出
口流通孔を設け、熱交換プレート間で連結することによ
り、熱交換流路への流入前後および熱交換流路からの流
出前後の流体の流れ方向が略垂直となるような層間連結
流路を形成するとともに、熱交換流路と層間連結流路を
異なる断面積としたことを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。本発明の実施には、複数の
連通孔を有して各種臭気物質に対する酸化活性を有する
脱臭触媒が必要となる。脱臭触媒としては、金属やセラ
ミックのハニカム担体、あるいはセラミック繊維の編組
体、多孔質焼結体等に、白金やパラジウム等の貴金属を
主成分とした活性成分を担持させたもの等を用い得る。
なお、これらはいずれも従来から広く採用されている手
段であり、他の公知の手段でも可能である。ここでは、
それらの詳細については説明を省略する。

【００１１】（実施の形態１）図１は本発明に係る触媒
脱臭装置の実施の形態の斜視図である。図１において、
１は臭気発生源、２は熱回収装置、３は触媒脱臭室、４
は触媒脱臭室入口、５は触媒脱臭室出口、６は触媒脱臭
室壁である。また、触媒脱臭室３に開設された７は触媒
交換口であり、触媒交換口蓋部８で覆われている。ま
た、触媒脱臭室３内に設置された９はガス加熱部、１０
は脱臭触媒体である。さらに、１１は排ガス室、１２は
排ガス室出口である。

【００１２】次に、図１において本実施の形態の動作と
特性について説明する。発生する臭気ガスの成分や濃度
が変動する臭気発生源（ここでは、生ごみ処理装置）か
ら供給される脱臭前ガスは、最初に熱回収装置２におい
て脱臭後ガスと熱交換され、１５０℃まで昇温した後、
触媒脱臭室入口４から触媒脱臭室３内に供給される。

【００１３】触媒脱臭室３内では、脱臭前ガスは、最初
にガス加熱部９を経由し、２６０℃まで昇温された後、
脱臭触媒体１０に供給される。ここで、供給される脱臭
前ガスからの熱伝達により加熱され、脱臭触媒体１０の
中心部は２５０℃、触媒脱臭室壁６に接触する周辺部
は、触媒脱臭室３内を流通する脱臭前ガスや排ガス室１
１内を流通する脱臭後ガスと接触する触媒脱臭室壁６が
上下方向に２００〜２５０℃となることから、熱伝導に
よる触媒脱臭室壁６側への放熱のため、２３０℃と中心
部より低温となる。このような温度分布の形成に伴い、
脱臭触媒体１０は中心部で周囲部より触媒活性が高くな
る。

【００１４】なお、触媒脱臭室壁６に隣接して脱臭後ガ
スの流通する排ガス室１１を設置しない場合には、触媒
脱臭室壁６が上下方向に１５０〜２５０℃となることか
ら、脱臭触媒体１０の中心部と周辺部により大きな温度
差が形成され、周辺部は２１０℃となる。

【００１５】ここで、ガス加熱部９の上流側の触媒脱臭
室壁６は約２００℃となっているため、脱臭前ガスの温
度は中心部よりも周辺部の方が高温となっており、より
大きな浮力が発生することから、脱臭前ガスの流量は周
辺部よりも中心部で大きくなる。これに伴い、脱臭触媒
体１０に供給される脱臭前ガスの空間速度も周辺部より
も中心部で大きくなる。このように、触媒活性の高い脱
臭触媒体１０の中心部に対して大きい空間速度で、触媒
活性の低い周辺部に対して小さい空間速度で脱臭前ガス
を供給することから、脱臭触媒体１０の全領域で臭気物
質に対する良好な除去特性が得られるため、排出される
脱臭後ガス中の臭気物質は１／１０以下に低減される。

【００１６】さらに、長期間の使用による脱臭触媒体１
０の活性低下や臭気発生源１から発生するガスに含まれ
る硫黄やシリコン等の触媒被毒物質の飛散による失活等
のため、脱臭触媒体１０の交換が必要となる場合には、
触媒脱臭室３に開設した触媒交換口７を覆う触媒交換口
蓋部８を着脱して、脱臭触媒体１０の挿入や取出しを行
う。ここで、触媒交換口蓋部８は、熱伝導率の低い断熱
材を一部に使用していることから、定常運転時において
も、触媒交換口蓋部８と接触する脱臭触媒体１０の周辺
部の温度が顕著に低くなることもなく、脱臭触媒体１０
の全領域で臭気物質に対する良好な除去特性が得られ
る。

【００１７】以上のように、触媒脱臭室３において、ガ
スが脱臭触媒体１０を上から下に通過する構成により、
触媒活性の低い領域に供給されるガスの空間速度を小さ
くすることが可能となり、また、脱臭触媒体１０側壁の
接触する触媒脱臭室壁６に隣接して脱臭後ガスの流通す
る排ガス室１１を設置する構成により、脱臭触媒体１０
の周辺部温度の低下を抑制し得ることから、生ごみ処理
装置のように投入物の組成等に依存して排出されるガス
組成も変動する場合にも、良好な排ガス特性を確保し得
るクリーンな触媒脱臭装置を提供し得るものである。さ
らに、脱臭触媒体１０の挿入、取出しが可能な触媒交換
口７を設置し、熱伝導率の低い材料からなる触媒交換口
蓋部８で覆う構成により、良好な排ガス特性を確保しつ
つ、脱臭触媒体１０のメンテナンスが容易な利便性に優
れた触媒脱臭装置を提供し得るものである。

【００１８】（実施の形態２）図２は本発明に係る触媒
脱臭装置に用いる熱回収装置の実施の形態の斜視図であ
る。図２において、１３は触媒脱臭装置である。また、
１４は熱回収装置ケースであり、底面に設置された１５
は脱臭前ガス入口、１６は脱臭後ガス出口である。ま
た、１７は熱回収装置蓋部であり、１８の脱臭前ガス出
口、１９の脱臭後ガス入口を備えている。また、２０は
熱交換流路シール部、２１は熱交換流路フレームであ
り、その内側に収納された２２は熱交換フィンである。
また、２３は熱交換プレートであり、ここに開設された
２４、２５は脱臭前ガス入口流通孔、出口流通孔、２
６、２７は脱臭後ガス入口流通孔、出口流通孔である。
さらに、各熱交換プレート２８間を連結する層間連結流
路を形成する２９は層間連結流路枠であり、熱交換流路
フレーム３０と一体構成となっている。

【００１９】次に、図２において本実施の形態の構成に
ついて説明する。組立時には、熱回収ケース１４の底面
から、熱交換流路シール部２０、熱交換流路フレーム２
１と積層し、熱交換フレーム２１の内側に熱交換フィン
２２を収納する。続けて、熱交換流路シール部２０、熱
交換プレート２３を積層し、脱臭前ガスの流路を形成す
る。さらに、熱交換流路シール部２０、熱交換フィン２
２を内側に収納した熱交換流路フレーム２１、熱交換流
路シール部２０、熱交換プレート２３の順に積層し、脱
臭後ガスの流路を形成する。このように、順次積層を行
い、脱臭前ガスと脱臭後ガスの流路を交互に形成する。
この時点で、積層した高さは、熱回収装置ケース１４の
深さを超えており、最終的に、熱回収装置ケース１４の
フランジ部と熱回収装置蓋部１７を締結することによ
り、収縮性を有する熱交換流路シール部２０を圧縮し、
熱回収装置ケース１４内に収納する。ここで、全ての熱
交換フィン２２高さと熱交換プレート２３の厚さを積算
した高さと、熱回収装置ケース１４の深さは一致してお
り、熱交換フィン２２の波形状の先端部と熱交換プレー
ト２３は接触している。このように、拡散溶接やろう付
け、接着等の複雑な作業を行わない簡易な組立て方法に
より、高い熱交換効率を確保しつつ、ガスの漏洩や短絡
の防止することが可能となる。このことから、製造コス
トの低減が可能となり、クリーン性を確保しつつ、イニ
シャルコストの安い触媒脱臭装置を提供し得るものであ
る。

【００２０】なお、本実施の形態では、収縮性を有する
熱交換流路シール部２０を使用しており、熱交換流路フ
レーム２１と熱交換プレート２３を積層した後、圧縮し
て締結する構成としているが、収縮性のない熱交換流路
シール部２０を使用して、積層した高さと熱回収装置ケ
ース１４の深さを等しくしても、組立て方法の簡易化の
観点からは、上記と同様の効果が得られるものである。
ただし、収縮性を有する熱交換流路シール部２０を用い
る場合、ガスの漏洩や短絡の防止については、より大き
な効果が得られるものであり、高い耐圧特性を有するも
のとなる。

【００２１】次に、図２において本実施の形態の動作と
特性について説明する。脱臭前ガスは、脱臭前ガス入口
１５から供給され、脱臭前ガス入口連通孔２４から、熱
交換流路フレーム２１と熱交換プレート２３間に形成さ
れる流路内に流入し、脱臭前ガス出口連通孔２５を経
て、脱臭前ガス出口１８から排出される。一方、脱臭後
ガスは、脱臭後ガス入口１９から供給され、脱臭後ガス
入口連通孔２６から、熱交換流路フレーム２１と熱交換
プレート２３間に形成される流路内に流入し、脱臭前ガ
ス出口連通孔２７を経て、脱臭後ガス出口１６から排出
される。この際、脱臭前ガスと脱臭後ガスは隣接する流
路内で対向流を形成し、熱交換プレート２３を介して熱
交換が行われる。

【００２２】ここで、脱臭前ガス入口連通孔２４および
脱臭前ガス出口連通孔２５の開口面積と熱交換流路フレ
ーム２１と熱交換プレート２３間に形成される流路の断
面積は異なっており、脱臭前ガスの流路内への流入およ
び流路内からの流出時に流れ方向が直角に曲がると同時
に、流路の拡大や縮小を伴うため、臭気発生源１が生ご
み処理装置のように投入物の組成等に依存して排出され
るガス組成も変動する場合にも、混合が促進され、脱臭
前ガス中の濃度むらを抑制することが可能になる。この
ように、触媒脱臭装置１３に複雑な構成の混合促進部を
設置することなく、簡易な装置構成で良好な臭気物質の
除去特性を実現し得る。このため、工程の削減や材料コ
ストの低減が可能となり、クリーン性を確保しつつ、イ
ニシャルコストの安い触媒脱臭装置を提供し得るもので
ある。

【００２３】さらに、脱臭前ガス入口連通孔２４および
脱臭前ガス出口連通孔２５の開口面積よりも熱交換流路
フレーム２１と熱交換プレート２３間に形成される流路
の断面積を小さくする場合には、流路内で高速流が形成
されることから、より高い熱交換効率を実現し得る。こ
のことから、ランニングコストの安い経済性に優れた触
媒脱臭装置を提供し得るものである。

【００２４】なお、本実施の形態では、熱交換流路シー
ル部２０に特殊な処理を施していないものの、熱交換流
路シール部２０に臭気物質に対する吸着作用を有する吸
着材を担持する場合には、臭気発生源１から供給される
風量の変動、あるいは流路の閉塞等の発生に伴い、圧力
損失が増加し、ガスの漏洩や短絡が起こっても、臭気物
質は熱交換流路シール部２０に吸着されることから、少
なくとも臭気物質の漏洩や脱臭後ガスへの混入を抑制す
ることが可能となる。このように、異常時にも不快な臭
気を発生することなく、良好な臭気物質の除去特性を確
保し得るものである。このことから、異常時にも高いク
リーン性を確保する快適性に優れた触媒脱臭装置を提供
し得るものである。

【００２５】さらに、臭気発生源１から供給される脱臭
前ガス中に水蒸気が含まれる場合には、高い熱交換効率
を実現すると、流路の内部で結露が生じてしまい、流路
を閉塞して、圧力損失が増大する。ここで、熱交換流路
シール部２０を吸水性を有する材料で構成する場合に
は、生じた結露水を吸水し、流路内での結露水の蓄積を
防止することが可能となる。このため、高い熱交換効率
を実現しつつ、圧力損失の増大を抑制し得る。このこと
から、ガスの漏洩や短絡を抑制し、かつ送風に必要なエ
ネルギーが増加することもない、クリーン性が高く、ラ
ンニングコストの安い経済性に優れた触媒脱臭装置を提
供し得るものとなる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
触媒脱臭装置では、触媒脱臭室において、ガスが脱臭触
媒体を上から下に通過する構成により、触媒活性の低い
領域に供給されるガスの空間速度を小さくすることが可
能となるとともに、脱臭触媒体側壁の接触する触媒脱臭
室壁に隣接して脱臭後ガスの流通する排ガス室を設置す
る構成により、脱臭触媒体の周辺部温度の低下を抑制し
得ることから、生ごみ処理装置のように投入物の組成等
に依存して排出されるガス組成も変動する場合にも、良
好な排ガス特性を確保し得るクリーンな触媒脱臭装置を
提供し得るものである。

【００２７】また、脱臭触媒体の挿入、取出しが可能な
触媒交換口を設置し、熱伝導率の低い材料からなる触媒
交換口蓋部で覆う構成により、良好な排ガス特性を確保
しつつ、脱臭触媒体のメンテナンスが容易な利便性に優
れた触媒脱臭装置を提供し得るものである。

【００２８】また、複数の熱交換プレートと、２種の流
体の隔壁を形成する熱交換流路フレームとを熱交換流路
シール部を介して積層することで、２種の流体の熱交換
流路を交互に形成するとともに、熱交換流路内に熱交換
フィンを設置し、波形状の先端部が熱交換プレートと接
触するように結合を行う構成により、拡散溶接やろう付
け、接着等の複雑な作業の必要がないため、製造コスト
の低減が可能となり、クリーン性を確保しつつ、イニシ
ャルコストの安い触媒脱臭装置を提供し得るものであ
る。

【００２９】また、層間連通流路と熱交換流路が略垂直
であり、かつ断面積が異なる構成とすることにより、熱
回収装置内で混合が促進されるため、触媒脱臭装置に複
雑な構成の混合促進部を設置することなく、工程の削減
や材料コストの低減が可能となり、クリーン性を確保し
つつ、イニシャルコストの安い触媒脱臭装置を提供し得
るものである。さらに、熱交換流路の断面積を層間連通
流路より小さい構成とすることにより、熱交換流路内で
高速流が形成されることから、より高い熱交換効率を実
現し得るため、ランニングコストの安い経済性に優れた
触媒脱臭装置を提供し得るものである。

【００３０】さらに、熱交換流路シール部に臭気物質に
対する吸着作用を有する吸着材を担持する構成により、
圧力損失が増加する場合にも、少なくとも臭気物質の漏
洩や脱臭後ガスへの混入を抑制することが可能となる。
このため、異常時にも高いクリーン性を確保する快適性
に優れた触媒脱臭装置を提供し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態としての触媒脱臭装置
の斜視図

【図２】本発明の第２実施の形態としての熱回収装置の
斜視図

【符号の説明】

１ 臭気発生源 ２ 熱回収装置 ３ 触媒脱臭室 ４ 触媒脱臭室入口 ５ 触媒脱臭室出口 ６ 触媒脱臭室壁 ７ 触媒交換口 ８ 触媒交換口蓋部 ９ ガス加熱部 １０ 脱臭触媒体 １１ 排ガス室 １２ 排ガス室出口 １３ 触媒脱臭装置 １４ 熱回収装置ケース １５ 脱臭前ガス入口 １６ 脱臭後ガス出口 １７ 熱回収装置蓋部 １８ 脱臭前ガス出口 １９ 脱臭後ガス入口 ２０ 熱交換流路シール部 ２１ 熱交換流路フレーム ２２ 熱交換フィン ２３ 熱交換プレート ２４ 脱臭前ガス入口流通孔 ２５ 脱臭前ガス出口流通孔 ２６ 脱臭後ガス入口流通孔 ２７ 脱臭後ガス出口流通孔 ２８ 層間連結流路枠

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺島 徹生 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4C080 AA05 AA07 BB02 CC15 HH05 JJ03 KK08 LL10 MM07 NN01 NN02 QQ11 QQ12 QQ17 4D002 AB02 AC04 BA04 BA13 CA20 DA70 EA02 HA08 4D048 AA22 AB01 BA30X BA31X BB02 BB08 BB09 CC25 CC42 CC43

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発生する臭気ガスの成分や濃度が変動す
   る臭気発生源の下流に設置され、臭気ガス中の臭気成分
   を除去する脱臭装置であって、臭気ガスを加熱するガス
   加熱部と、前記ガス加熱部の下流に設置した、臭気ガス
   に対する酸化作用を有する脱臭触媒体とを備えた触媒脱
   臭室において、臭気ガスは前記脱臭触媒体を上から下に
   通過するとともに、前記触媒脱臭室の壁のうち、少なく
   とも前記脱臭触媒体の側面が接する部分に隣接して、前
   記脱臭触媒体で臭気成分を除去した後の排ガスが臭気ガ
   スと略平行に流通する排ガス室を設置したことを特徴と
   する触媒脱臭装置。
2. 【請求項２】 前記脱臭触媒体の挿入、取出しが可能な
   触媒交換口を前記触媒脱臭室の壁の一部に設けるととも
   に、熱伝導率の低い材料からなり、着脱可能な触媒交換
   口蓋部を前記触媒交換口に設置したことを特徴とする請
   求項１記載の触媒脱臭装置。
3. 【請求項３】 ２種の流体間で熱交換を行う熱回収装置
   であって、複数の熱交換プレートと、２種の流体の隔壁
   を形成する熱交換流路フレームとを熱交換流路シール部
   を介して積層することで、２種の流体の熱交換流路を交
   互に形成するとともに、２種の前記熱交換流路内に、流
   れ方向に垂直な断面が波形状を有する熱交換フィンを設
   置し、前記熱交換フィンの波形状の先端部が前記熱交換
   プレートと接触するように結合を行うことを特徴とする
   熱回収装置。
4. 【請求項４】 前記熱交換プレートに２種の流体の入口
   流通孔および出口流通孔を設け、前記熱交換プレート間
   で連結することにより、前記熱交換流路への流入前後お
   よび前記熱交換流路からの流出前後の流体の流れ方向が
   略垂直となるような層間連結流路を形成するとともに、
   前記熱交換流路と前記層間連結流路を異なる断面積とし
   たことを特徴とする請求項３記載の熱回収装置。
5. 【請求項５】 前記熱交換流路は前記層間連結流路より
   小さい断面積を有することを特徴とする請求項４記載の
   熱回収装置。
6. 【請求項６】 臭気成分に対する吸着作用を有する吸着
   材を前記熱交換流路シール部に担持したことを特徴とす
   る請求項３から５のいずれかに記載の熱回収装置。