JP2003340240A - 脱臭装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の脱臭装置は、酸化触媒の温度上昇が遅
く、分解温度に達するまでに時間が長くかかるものであ
り、また発明者らが提案しているものは、排ガスが流入
した時の圧力損失が増加する等の課題を有している。 【解決手段】 金属パイプ６の径の１０倍以下の帯幅を
有する帯状の金属薄板を前記金属パイプに対して直角方
向に螺旋状に巻回して形成したフィン７に触媒を担持さ
せて、フィン７の中心部と周辺部との温度差を少なくし
て、触媒の能力を効果的に発揮させる脱臭装置としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、厨芥処理器等から
発生する臭気成分や油煙などを浄化する脱臭装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来厨芥処理器に使用している脱臭装置
は、セラミック担体を用いたハニカム状の酸化触媒を使
用している。つまり、厨芥処理機の排ガス経路中にこの
酸化触媒を配置し、外部から加熱する構成としているも
のである。こうして排ガス中の臭気成分を酸化分解して
いるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成の脱臭
装置は、酸化触媒の温度上昇が遅く、分解温度に達する
までに時間が長くかかるという課題を有している。これ
は、ハニカム状の酸化触媒にセラミック担体を用いる構
成としているため、熱容量が大きく、また熱伝導率が低
くなっているためである。

【０００４】この課題を解決するために、発明者らは触
媒を金属薄膜に担持させた構成のものを特願平７−３２
２６９３号として提案しているものである。この構成と
することによって、セラミック担体のもつ温度上昇速度
が遅いという課題は解消できるものであるが、代わっ
て、排ガスが流入した時の圧力損失が増加する、排ガス
とフィンとの接触効率が悪い、フィンの内側と外側で温
度差がつく、また排ガスの流入時にはフィンと排ガスと
の熱交換によって吸気口部でフィンの温度が低下すると
いう現象が生じ、触媒の効果を十分に発揮できないとい
う課題が生じている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような新
たな課題を解決しようとするもので、触媒担体であるフ
ィンの形状を工夫して、触媒の能力を効果的に発揮させ
る脱臭装置としているものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、金属
パイプの径の１０倍以下の帯幅を有する帯状の金属薄板
を前記金属パイプに対して直角方向に螺旋状に巻回して
形成したフィンに触媒を担持させて、フィンの中心部と
周辺部との温度差を少なくして、触媒の能力を効果的に
発揮させる脱臭装置としている。

【０００７】請求項２に記載した発明は、帯状の金属薄
板の巻きピッチを帯幅に対して１／２〜２倍として、排
ガスが流通する通気抵抗と、触媒の処理速度とのバラン
スがとれた脱臭装置としている。

【０００８】請求項３に記載した発明は、帯状の金属薄
板の巻数を５〜２０回として、排ガスが流通する通気抵
抗と、触媒の処理速度とのバランスがとれた脱臭装置と
している。

【０００９】請求項４に記載した発明は、フィンに複数
個の放射状のヒダを設けて、金属パイプとフィンとの間
の隙間を小さくして、隙間からリークする排ガス量を減
少させて、効率の高い脱臭処理ができる脱臭装置として
いる。

【００１０】請求項５に記載した発明は、ヒダの高低差
を１ピッチ分の１／１０〜１／２として、フィンの表面
に沿って流れる排ガスが触媒と効率的に接触して、触媒
の能力を効果的に発揮できる脱臭装置としている。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例である脱臭装置につい
て説明する。図１は、本実施例の脱臭装置の構成を示す
断面図である。本実施例の脱臭装置は、脱臭ヒータ４
と、脱臭ヒータ４の周囲に設けている断熱材５によって
構成している。

【００１２】脱臭ヒータ４は、管状ヒータ８を装着した
金属パイプ６と、金属パイプ６の周囲に螺旋状に金属薄
板を巻き回して形成したフィン７と、フィン７に担持さ
せた触媒とから成っている。この脱臭ヒータ４の表面に
は、つまり、フィン７の表面にはパイプ状の金属薄板９
を設けており、触媒と排ガスとの接触を良くしている。
また、金属薄板９の外周には更に、下部に厨芥処理機の
排ガスが流入する吸気口１を、上部に処理後の排ガスが
流出する排気口２を有しているパイプ状のケース１０
（以下単にケース１０と称する）を設けている。このケ
ース１０の表面には、前記断熱材５を配置して、脱臭ヒ
ータ４が外気による影響を受け難くしているものであ
る。

【００１３】前記脱臭ヒータ４は、図２・図３に示すよ
うに、中空の金属パイプ６に両端部７ａ・７ｂを固定し
たフィン７を備えた構成となっているものである。この
ときフィン７は、図３に示しているように放射状の凹凸
を有する複数のヒダ７ｃを有している。また金属パイプ
６は、本実施例では２２Ｃｒ−２Ｍｏ系耐熱鋼（住友金
属製ＮＡＲ−ＦＣ−４）を、板厚０．４ｍｍ、内径８．
５ｍｍのものとして使用している。またフィン７を構成
する金属薄板は、２２Ｃｒ−２Ｍｏ系耐熱鋼（住友金属
製ＮＡＲ−ＦＣ−４）を板厚が０．１ｍｍ、帯幅１５ｍ
ｍのものとして使用している。つまり、金属パイプ６と
フィン７とは同一材料を使用しているものである。

【００１４】なお金属パイプ６・フィン７には、Ｎｉ−
Ｃｒ系耐熱鋼・インコロイ８００相当品・インコネル６
００相当品・ＳＵＳ３０９・ＳＵＳ３１０等のオーステ
ナイト系耐熱ステンレス鋼も適している。いずれの材料
も加工性の観点から、焼鈍などの方法で軟質化処理を施
す必要がある。

【００１５】以下本実施例の脱臭ヒータ４の製造法につ
いて説明する。まずパイプ６にフィン７を取り付ける。
この取り付けは、巻きはじめ部７ａを溶接等によって金
属パイプ６に固定し、帯幅１５ｍｍの金属薄板をピッチ
１０ｍｍで金属パイプ６の周囲に螺旋状に巻回して、巻
きおわり部７ｂを溶接等によって金属パイプ６に固定し
て制作するものである。こうして巻きはじめ部７ａを固
定した金属薄板を、金属パイプ６を中心にして金属パイ
プに直角方向に当て、図３に示している放射状とした複
数のヒダ７ｃを形成しながら螺旋状に巻回していくもの
である。

【００１６】またこのとき、金属薄板の巻きはじめ部７
ａは、管状ヒータ８の取り付け位置の端部から内側に入
った位置としている。こうして、この巻きはじめ部７ａ
を図１に示す吸気口１側に配置しているものである。こ
の場合、必ずしも巻きはじめ部７ａを管状ヒータ８の挿
入位置に対して内側とする必要はなく、巻き終わり部７
ｂを管状ヒータ８の挿入位置に対して内側とし、この巻
き終わり部７ｂを吸気口１側に配置しても支障はないも
のである。

【００１７】こうして制作した金属パイプ６とフィン７
の組立品を、９５０℃〜１１００℃に設定した雰囲気炉
（都市ガスの燃焼ガス雰囲気）に１５分放置して、フィ
ン７の表面に酸化皮膜を形成する。酸化皮膜の形成が終
了した段階でこの組立品を自然冷却し、酸化皮膜を触媒
担体として使用するものである。

【００１８】また使用する触媒は、γアルミナ（アルミ
ナゾル）と２０μｍ前後のαアルミナ粒子とを、固形分
として１〜３：９〜７の割合で混合したものをウォッシ
ュコートとして使用し、さらに白金硝酸塩（田中貴金属
工業製 ＰＴ−Ｐソルト）を塗布、乾燥したものを使用
している。つまり、前記ウォッシュコートを３０μｍ前
後の膜厚になるように塗布し、乾燥後、５００℃〜６０
０℃で１５分〜３０分焼成し焼き付けた上から、白金硝
酸塩を白金の担持量が１ｇ／リットルの割合になるように調
整して塗布し、乾燥後、５００〜６００℃で５分〜１５
分焼成するものである。

【００１９】なおこの場合、本実施例ではフィン７の表
面に酸化皮膜を形成し、この酸化皮膜を触媒下地層とし
て使用しているが、特に酸化皮膜を形成する必要がある
ということではなく、担持した触媒が剥離したりするこ
とがないものであれば、フィン７の表面に直接触媒を担
持させてもよいものである。

【００２０】こうして触媒を担持させた金属パイプ６と
フィン７の組立品に、管状ヒータ８を挿入して、脱臭ヒ
ータ４が完成する。本実施例では管状ヒータ８として、
１００Ｖ−２００Ｗ、全長２３５ｍｍ、発熱長１５０ｍ
ｍ、パイプ径φ８．０ｍｍのシーズヒータを使用してい
る。管状ヒータ８は、ヒータパイプ８ｅと、ヒータパイ
プ８ｅ内に設けた端子棒８ｆと、端子棒８ｆに接続した
電熱線８ｇと、ヒータパイプ８ｅ内に充填した絶縁粉末
であるマグネシア８ｈと、端部を封止するガラス封口材
８ａ・８ｂと、この外側に設けた絶縁碍子８ｃ・８ｄに
よって形成している。なお管状ヒータ８としては、ミラ
クロンヒータ・コルツヒータ・石英管ヒータ・ハロゲン
ヒータ等を使用することができる。

【００２１】以下本実施例の動作について説明する。管
状ヒータ８に通電すると、この発熱がフィン７に速やか
に伝達され、フィン７に担持された触媒は活性化され
る。吸気口１から流入した排ガスは、排出口２に接続し
た図示していない吸引ファンによってフィン７が形成し
ている螺旋状の流路に沿って上昇し、排気口２から排出
される。この間に、フィン７の表面に担持された触媒が
排ガスを浄化し、排気口２から排気されるときには清浄
なガスとなっているものである。

【００２２】このとき本実施例によれば、フィン７の外
周に設けているパイプ状の金属薄板９と、この金属薄板
９の外側に設けた断熱材５とが、排ガスの排出経路を強
固に構成しているものである。このため排ガスは、フィ
ン７が構成する螺旋状の排出経路に従って螺旋状に上昇
する。このとき、排ガスはフィン７の表面に設けている
触媒と効率的に接触し、浄化されるものである。このよ
うにして本実施例は、浄化能力の高い脱臭装置を実現で
きるものである。

【００２３】なお本実施例では、金属パイプ６にフィン
７を取り付けた構成として説明を加えているが、フィン
７は管状ヒータ８に直接取り付けた構成としても支障は
ないものである。

【００２４】またこのとき本実施例では、フィン７を形
成している金属薄板の帯幅を１５ｍｍとし、金属パイプ
６の直径８ｍｍの２倍弱に抑えているものである。つま
り、フィン７からの放熱を抑え、またフィン７自体の熱
容量も抑えているもので、管状ヒータ８の発熱によるフ
ィン７の温度分布が均一となるようにしているものであ
る。すなわち、管状ヒータ８に近いフィン７の中心部
と、管状ヒータ８から離れたフィン７の外周部との温度
差が小さくなっているものである。このため、全体とし
て触媒の加熱に必要な管状ヒータ８の発熱量を小さくす
ることができ、効率的な脱臭装置を実現するものであ
る。

【００２５】またこのとき本実施例では、フィン７を金
属パイプ６に巻き付けるときの巻きピッチをフィン７の
帯幅１５ｍｍの３分の２である１０ｍｍに設定してい
る。発明者らの実験によれば、この巻きピッチはフィン
７の帯幅に対して１／２〜２倍程度が適当である。つま
り、この巻きピッチを適切に設定することによって、排
ガスの流れに対する通気抵抗を小さくでき、排ガスの流
路を確保することができるものである。すなわち、圧力
損失を小さくできて、排ガスの通気に使用するポンプ等
が小型のもので済む、あるいはポンプの使用電力を小さ
くすることができ、効率的な脱臭装置を実現するもので
ある。前記巻きピッチの設定は、金属パイプ６に巻き回
したフィン７の巻数ででも評価でき、フィン７の帯幅に
対して１／２〜２倍の設定は、巻数に換算した場合には
５〜２０回となるものである。

【００２６】また本実施例ではフィン７の長さを１２０
ｍｍとしており、吸気口１から２０ｍｍ離れた位置から
触媒を担持させた構成としている。発明者らの実験によ
れば、触媒は吸気口から１ピッチ分以上離れたフィンに
担持させる構成とすることが適切である。すなわち、吸
気口１から導入された排ガスは、吸気口１付近では温度
が低く、触媒によるよる浄化が期待できないものであ
る。従って本実施例では、この部分には触媒を担持させ
ないで、フィン７を排ガスの温度を上昇させるための熱
交換を行わせることに専念させているものである。こう
して、この部分によって温度上昇された排ガスが、フィ
ン７に担持された触媒によって効果的に浄化されるもの
である。

【００２７】また前記効率的な排ガスの浄化は、フィン
７を金属パイプ６に巻き付けるときの巻きピッチの設定
に粗密を設けることによっても得ることができる。すな
わち、吸気口１付近を粗に、吸気口から離れた部分、つ
まり排気口２付近を密にするものである。

【００２８】また本実施例では、フィン７に放射状のヒ
ダ７ｃを１ピッチあたり１０個程度形成しながら金属パ
イプ６に巻回す構成としている。これによってフィン７
の内側の金属薄板と金属パイプ６との界面における隙間
を小さくすることができ、吸気口１から流入した排ガス
がこの隙間から漏れる漏れ量を小さく抑えることが可能
となる。このためガスとフィン上の触媒との接触を確実
なものとする事ができ、浄化能力の大きい脱臭装置を実
現するものである。

【００２９】またこのとき本実施例では、ヒダ７ｃの凹
凸の高低差を３ｍｍ程度に設定している。発明者らの実
験によればこの高低差は、１ピッチ分の１／１０〜１／
２の設定とすることが適切である。つまり、この範囲の
高低差を有するヒダ７ｃとして、排ガスの流れが乱流と
なって、排ガスとフィン７に担持させた触媒との接触が
良くなって、浄化能力の大きい脱臭装置を実現するもの
である。

【００３０】以下、前記各効果を確認する実験の結果に
ついて報告する。

【００３１】（実験例１）本実施例の脱臭装置は、台所
で発生する厨芥類を処理する厨芥処理機に使用するもの
である。厨芥処理機を作動すると、厨芥類が熱によって
分解し、いろいろな成分のガスを発生するものである。
よって、ここではたまねぎなどの野菜が分解して発生す
る硫化メチルを代表物質として、硫化メチルの残存率を
測定するものとした。

【００３２】実験には、管状ヒータ８として容量１００
Ｖ−２００Ｗのシーズヒータを用いている。またフィン
７は、前記実施例で示したものを用いた。フィン７上に
担持させている触媒の担持量は、白金として１ｇ／リットル
としている。実験に使用した硫化メチルガスは、濃度１
００ｐｐｍで、流量８ｌ／ｍｉｎに設定している。こう
して、管状ヒータ８を収容している金属パイプ６の表面
温度を変化させたときの硫化メチルの残存率を求めた。

【００３３】実験の結果、前記表面温度を３５０℃に制
御し、定常状態に達したときの硫化メチルの残存率は
０．１％以下であった。またセラミックハニカム触媒を
使用した比較例のものは、同一条件とするために触媒体
積を同等としＳＶを合わせて測定した結果、２．１％の
残存率であった。

【００３４】また、表面温度を６００℃に制御したとき
には、本実施例の脱臭装置は約５分で各部温度は定常に
なったが、セラミックハニカム触媒のものは、定常状態
になるまでに約１０分の時間を要した。

【００３５】このように本実施例の脱臭装置を使用すれ
ば、従来のセラミックハニカム触媒に比べ、極めて効率
的に効果を発揮できるものである。

【００３６】（実験例２）次に、フィン７の帯幅を変え
た時の結果を報告する。ここではフィン７の幅を１０ｍ
ｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍの３種類に設定し、ガス流入量
を８ｌ／ｍｉｎとし、管状ヒータ８を収容している金属
パイプ６の表面温度を変化させたときの、吸気口１直後
のフィン７の周辺端部の温度を測定しているものであ
る。なお金属パイプ６の径は、２．５ｍｍのものを使用
している。この測定結果を図４に示している。この結
果、帯幅が大きくなるにつれてフィン７の周辺部の温度
は低くなる。特に、帯幅３０ｍｍのものは、金属パイプ
６の表面温度を５００℃としても、フィン７の吸気口１
周辺の外周部の温度は２００℃以下であり触媒活性に必
要な温度を得られないものであり、結論として、フィン
７の帯幅は使用する金属パイプ６の径の１０倍以下であ
ることが適切である。

【００３７】（実験例３）次に、フィン７のピッチを変
えて、吸気口１側と排気口２側の間の差圧を測定した結
果について報告する。この実験では、フィン７の帯幅を
１０ｍｍ、フィン７のピッチは３ｍｍ、５ｍｍ、２０ｍ
ｍの３種類としている。またここでも、触媒体積等の実
験条件は実験例１と同等としている。この測定結果を図
５に示している。ここでの差圧は、圧力損失つまり通気
抵抗と見なすことができ、差圧が小さい方がポンプ等の
能力が小さくて済むものである。

【００３８】図５から判るように、ピッチが小さくなる
につれて圧力損失が増加するものである。ピッチ３ｍｍ
のものは、処理量８ｌ／ｍｉｎで圧力損失が５０ｍｍＨ
２Ｏ以上となっている。これは例えば家庭用の厨芥処理
装置として用いるには大きすぎる値であり、小型の吸引
ポンプ等の能力が追いつかないものである。

【００３９】従って結論として、フィン７の巻きピッチ
は帯幅に対して１／２〜２倍が適切な範囲である。

【００４０】（実験例４）次に、触媒の担持範囲を変え
た場合の硫化メチルの転化率の変化を調べた結果につい
て、図６に基づいて報告する。図６中のａは、吸気口１
から１ピッチ分、この実験では吸気口１から１０ｍｍ分
だけ触媒を担持させていない構成のものである。またｂ
は、０．５ピッチ分、吸気口１から５ｍｍ分だけ触媒を
担持させていないもの、ｃは全面に触媒を担持させてい
る構成のものである。この実験に使用している硫化メチ
ルの濃度は１００ｐｐｍであり、流量は８ｌ／ｍｉｎで
ある。

【００４１】図６から分かるように、硫化メチルの転化
率についてはａ・ｂ・ｃのものについてほとんど変わら
ないものである。つまり、フィン７の吸気口１側の１ピ
ッチ相当分については、触媒による浄化作用を果たして
いないものである。従ってこの部分には触媒を塗布せず
に、フィン７の熱を排ガスに対して熱交換して排ガスの
温度を高めることに専念させる方が効率的である。また
触媒の使用量を節約することもできるものである。

【００４２】（実験例５）次にフィン７の巻きピッチに
粗密の変化を設けた場合の、硫化メチルの転化率を調べ
た。図７は、この実験に用いた脱臭装置のピッチ間隔を
イメージで表現したものである。つまり、ｂとして示し
ているものは本実施例のものであり、吸気口１付近での
ピッチを２０ｍｍとし、排気口２に向かうにつれてピッ
チの間隔密度を増加させて排気口２直前でのピッチは５
ｍｍとしているものである。またａに示しているもの
は、比較のために使用しているものでピッチは１０ｍｍ
一定としている。この実験の結果は、前記図６のａとｃ
に示しているものと全く同様である。つまりピッチに粗
密を設けたものはａであり、ピッチを一定としたものは
ｃである。

【００４３】つまり両者の間にはほとんど差が生じてい
ないものであり、従って結論として、ピッチに粗密の差
を設けた構成を採用する方が材料の使用料を減少でき有
利であると言える。すなわち、粗密の差を設けた構成と
したものはフィン７の全巻数が１１回であり、ピッチを
一定としたものの全巻数は１２回となるものである。ま
た従って使用する触媒の量も、粗密の差を設けた構成の
ものの方が節約できるものである。

【００４４】（実験例６）次にフィン７に設けているヒ
ダ７ｃの数を変えた場合の硫化メチルの残存率について
実験している。ヒダ７ｃの数を８とした場合には、金属
パイプ６の表面温度を３５０℃とした場合には、１．０
％であり、ヒダ７ｃの数を１３とした場合には０．１％
以下であった。このように、放射状のヒダ７ｃを形成す
ることによって、フィン７と金属パイプ６との間の隙間
を小さく抑えることができ、この結果フィン７と金属パ
イプ６間の隙間のガス漏れを防止でき、触媒の能力を効
果的に発揮できるものである。

【００４５】（実験例７）次に、ヒダ７ｃに付けている
高低差を変化させた場合の硫化メチルの残存濃度の変化
を調べる実験結果について報告する。実験に使用してい
るサンプルのヒダ７ｃの高低差は約０．５ｍｍのもの、
１．０ｍｍ、３．０ｍｍ、５．０ｍｍ、７．０ｍｍのも
のに設定している。これをフィン７のピッチに対する比
としてみると、それぞれ１ピッチ分の１／２０、１／１
０、３／１０、１／２、７／１０に相当している。この
それぞれについて、触媒体積・触媒量・ガス流量等の条
件を実験例１と同様に設定して、硫化メチルの残存濃度
を測定しているものである。

【００４６】この結果、０．５ｍｍのものは１．０％、
１．０ｍｍのものは０．５％、３．０ｍｍのものは０．
３％、５．０ｍｍのものは０．５％、７．０ｍｍのもの
は２．０％であった。つまりヒダ７ｃの高低差は、１ピ
ッチ分の１／１０〜１／２が適当である。

【００４７】このように、ヒダ７ｃに適切な高低差をも
たせることによって、排ガスが乱流状態となって、フィ
ン７上の触媒との接触度合いが増加して、触媒の能力を
効果的に発揮するものである。

【００４８】

【発明の効果】以上のように請求項１〜５に記載の発明
によれば、フィンの中心部と周辺部との温度差を少なく
して、触媒の能力を効果的に発揮させる脱臭装置を実現
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である脱臭装置を示す断面図

【図２】同、フィンの構成を説明する断面図

【図３】同、図２のＢ−Ｂ’断面で示したフィンの構成
を説明する平面図

【図４】同、フィンの周辺部の温度を測定した結果を示
す特性図

【図５】同、フィンのピッチを変えた場合に吸気口と排
気口との間の差圧を示す特性図

【図６】同、脱臭装置の硫化メチルの除去能力を示す特
性図

【図７】（ａ）同、フィンのピッチを等間隔とした場合
のイメージを示す説明図 （ｂ）同、フィンのピッチに粗密を設けた場合のイメー
ジを示す説明図

【符号の説明】

１ 吸気口 ２ 排気口 ３ パイプ状のケース ４ 脱臭ヒータ ５ 断熱材 ６ 金属パイプ ７ フィン ８ 管状ヒータ ９ パイプ状の金属薄板

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１５年４月１８日（２００３．４．１
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 脱臭装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、厨芥処理器等から
発生する臭気成分や油煙などを浄化する脱臭装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来厨芥処理器に使用している脱臭装置
は、セラミック担体を用いたハニカム状の酸化触媒を使
用している。つまり、厨芥処理機の排ガス経路中にこの
酸化触媒を配置し、外部から加熱する構成としているも
のである。こうして排ガス中の臭気成分を酸化分解して
いるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成の脱臭
装置は、酸化触媒の温度上昇が遅く、分解温度に達する
までに時間が長くかかるという課題を有している。これ
は、ハニカム状の酸化触媒にセラミック担体を用いる構
成としているため、熱容量が大きく、また熱伝導率が低
くなっているためである。

【０００４】この課題を解決するために、発明者らは触
媒を金属薄膜に担持させた構成のものを特願平７−３２
２６９３号として提案しているものである。この構成と
することによって、セラミック担体のもつ温度上昇速度
が遅いという課題は解消できるものであるが、代わっ
て、排ガスが流入した時の圧力損失が増加する、排ガス
とフィンとの接触効率が悪い、フィンの内側と外側で温
度差がつく、また排ガスの流入時にはフィンと排ガスと
の熱交換によって吸気口部でフィンの温度が低下すると
いう現象が生じ、触媒の効果を十分に発揮できないとい
う課題が生じている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような新
たな課題を解決しようとするもので、触媒担体であるフ
ィンの形状を工夫して、触媒の能力を効果的に発揮させ
る脱臭装置としているものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、金属
パイプの径の１０倍以下の帯幅を有する帯状の金属薄板
を前記金属パイプに対して直角方向に螺旋状に巻回して
形成したフィンに触媒を担持させ、螺旋状に巻回したフ
ィンの両端のみを前記金属パイプに固定して形成し、フ
ィンの中心部と周辺部との温度差を少なくして、触媒の
能力を効果的に発揮させる脱臭装置としている。

【０００７】請求項２に記載した発明は、帯状の金属薄
板の巻きピッチを帯幅に対して１／２〜２倍として、排
ガスが流通する通気抵抗と、触媒の処理速度とのバラン
スがとれた脱臭装置としている。

【０００８】請求項３に記載した発明は、帯状の金属薄
板の巻数を５〜２０回として、排ガスが流通する通気抵
抗と、触媒の処理速度とのバランスがとれた脱臭装置と
している。

【０００９】請求項４に記載した発明は、フィンに複数
個の放射状のヒダを設けて、金属パイプとフィンとの間
の隙間を小さくして、隙間からリークする排ガス量を減
少させて、効率の高い脱臭処理ができる脱臭装置として
いる。

【００１０】請求項５に記載した発明は、ヒダの高低差
を１ピッチ分の１／１０〜１／２として、フィンの表面
に沿って流れる排ガスが触媒と効率的に接触して、触媒
の能力を効果的に発揮できる脱臭装置としている。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例である脱臭装置につい
て説明する。図１は、本実施例の脱臭装置の構成を示す
断面図である。本実施例の脱臭装置は、脱臭ヒータ４
と、脱臭ヒータ４の周囲に設けている断熱材５によって
構成している。

【００１２】脱臭ヒータ４は、管状ヒータ８を装着した
金属パイプ６と、金属パイプ６の周囲に螺旋状に金属薄
板を巻き回して形成したフィン７と、フィン７に担持さ
せた触媒とから成っている。この脱臭ヒータ４の表面に
は、つまり、フィン７の表面にはパイプ状の金属薄板９
を設けており、触媒と排ガスとの接触を良くしている。
また、金属薄板９の外周には更に、下部に厨芥処理機の
排ガスが流入する吸気口１を、上部に処理後の排ガスが
流出する排気口２を有しているパイプ状のケース１０
（以下単にケース１０と称する）を設けている。このケ
ース１０の表面には、前記断熱材５を配置して、脱臭ヒ
ータ４が外気による影響を受け難くしているものであ
る。

【００１３】前記脱臭ヒータ４は、図２・図３に示すよ
うに、中空の金属パイプ６に両端部７ａ・７ｂを固定し
たフィン７を備えた構成となっているものである。この
ときフィン７は、図３に示しているように放射状の凹凸
を有する複数のヒダ７ｃを有している。また金属パイプ
６は、本実施例では２２Ｃｒ−２Ｍｏ系耐熱鋼（住友金
属製ＮＡＲ−ＦＣ−４）を、板厚０．４ｍｍ、内径８．
５ｍｍのものとして使用している。またフィン７を構成
する金属薄板は、２２Ｃｒ−２Ｍｏ系耐熱鋼（住友金属
製ＮＡＲ−ＦＣ−４）を板厚が０．１ｍｍ、帯幅１５ｍ
ｍのものとして使用している。つまり、金属パイプ６と
フィン７とは同一材料を使用しているものである。

【００１４】なお金属パイプ６・フィン７には、Ｎｉ−
Ｃｒ系耐熱鋼・インコロイ８００相当品・インコネル６
００相当品・ＳＵＳ３０９・ＳＵＳ３１０等のオーステ
ナイト系耐熱ステンレス鋼も適している。いずれの材料
も加工性の観点から、焼鈍などの方法で軟質化処理を施
す必要がある。

【００１５】以下本実施例の脱臭ヒータ４の製造法につ
いて説明する。まずパイプ６にフィン７を取り付ける。
この取り付けは、巻きはじめ部７ａを溶接等によって金
属パイプ６に固定し、帯幅１５ｍｍの金属薄板をピッチ
１０ｍｍで金属パイプ６の周囲に螺旋状に巻回して、巻
きおわり部７ｂを溶接等によって金属パイプ６に固定し
て制作するものである。こうして巻きはじめ部７ａを固
定した金属薄板を、金属パイプ６を中心にして金属パイ
プに直角方向に当て、図３に示している放射状とした複
数のヒダ７ｃを形成しながら螺旋状に巻回していくもの
である。

【００１６】またこのとき、金属薄板の巻きはじめ部７
ａは、管状ヒータ８の取り付け位置の端部から内側に入
った位置としている。こうして、この巻きはじめ部７ａ
を図１に示す吸気口１側に配置しているものである。こ
の場合、必ずしも巻きはじめ部７ａを管状ヒータ８の挿
入位置に対して内側とする必要はなく、巻き終わり部７
ｂを管状ヒータ８の挿入位置に対して内側とし、この巻
き終わり部７ｂを吸気口１側に配置しても支障はないも
のである。

【００１７】こうして制作した金属パイプ６とフィン７
の組立品を、９５０℃〜１１００℃に設定した雰囲気炉
（都市ガスの燃焼ガス雰囲気）に１５分放置して、フィ
ン７の表面に酸化皮膜を形成する。酸化皮膜の形成が終
了した段階でこの組立品を自然冷却し、酸化皮膜を触媒
担体として使用するものである。

【００１８】また使用する触媒は、γアルミナ（アルミ
ナゾル）と２０μｍ前後のαアルミナ粒子とを、固形分
として１〜３：９〜７の割合で混合したものをウォッシ
ュコートとして使用し、さらに白金硝酸塩（田中貴金属
工業製 ＰＴ−Ｐソルト）を塗布、乾燥したものを使用
している。つまり、前記ウォッシュコートを３０μｍ前
後の膜厚になるように塗布し、乾燥後、５００℃〜６０
０℃で１５分〜３０分焼成し焼き付けた上から、白金硝
酸塩を白金の担持量が１ｇ／リットルの割合になるよう
に調整して塗布し、乾燥後、５００〜６００℃で５分〜
１５分焼成するものである。

【００１９】なおこの場合、本実施例ではフィン７の表
面に酸化皮膜を形成し、この酸化皮膜を触媒下地層とし
て使用しているが、特に酸化皮膜を形成する必要がある
ということではなく、担持した触媒が剥離したりするこ
とがないものであれば、フィン７の表面に直接触媒を担
持させてもよいものである。

【００２０】こうして触媒を担持させた金属パイプ６と
フィン７の組立品に、管状ヒータ８を挿入して、脱臭ヒ
ータ４が完成する。本実施例では管状ヒータ８として、
１００Ｖ−２００Ｗ、全長２３５ｍｍ、発熱長１５０ｍ
ｍ、パイプ径φ８．０ｍｍのシーズヒータを使用してい
る。管状ヒータ８は、ヒータパイプ８ｅと、ヒータパイ
プ８ｅ内に設けた端子棒８ｆと、端子棒８ｆに接続した
電熱線８ｇと、ヒータパイプ８ｅ内に充填した絶縁粉末
であるマグネシア８ｈと、端部を封止するガラス封口材
８ａ・８ｂと、この外側に設けた絶縁碍子８ｃ・８ｄに
よって形成している。なお管状ヒータ８としては、ミラ
クロンヒータ・コルツヒータ・石英管ヒータ・ハロゲン
ヒータ等を使用することができる。

【００２１】以下本実施例の動作について説明する。管
状ヒータ８に通電すると、この発熱がフィン７に速やか
に伝達され、フィン７に担持された触媒は活性化され
る。吸気口１から流入した排ガスは、排出口２に接続し
た図示していない吸引ファンによってフィン７が形成し
ている螺旋状の流路に沿って上昇し、排気口２から排出
される。この間に、フィン７の表面に担持された触媒が
排ガスを浄化し、排気口２から排気されるときには清浄
なガスとなっているものである。

【００２２】このとき本実施例によれば、フィン７の外
周に設けているパイプ状の金属薄板９と、この金属薄板
９の外側に設けた断熱材５とが、排ガスの排出経路を強
固に構成しているものである。このため排ガスは、フィ
ン７が構成する螺旋状の排出経路に従って螺旋状に上昇
する。このとき、排ガスはフィン７の表面に設けている
触媒と効率的に接触し、浄化されるものである。このよ
うにして本実施例は、浄化能力の高い脱臭装置を実現で
きるものである。

【００２３】なお本実施例では、金属パイプ６にフィン
７を取り付けた構成として説明を加えているが、フィン
７は管状ヒータ８に直接取り付けた構成としても支障は
ないものである。

【００２４】またこのとき本実施例では、フィン７を形
成している金属薄板の帯幅を１５ｍｍとし、金属パイプ
６の直径８ｍｍの２倍弱に抑えているものである。つま
り、フィン７からの放熱を抑え、またフィン７自体の熱
容量も抑えているもので、管状ヒータ８の発熱によるフ
ィン７の温度分布が均一となるようにしているものであ
る。すなわち、管状ヒータ８に近いフィン７の中心部
と、管状ヒータ８から離れたフィン７の外周部との温度
差が小さくなっているものである。このため、全体とし
て触媒の加熱に必要な管状ヒータ８の発熱量を小さくす
ることができ、効率的な脱臭装置を実現するものであ
る。

【００２５】またこのとき本実施例では、フィン７を金
属パイプ６に巻き付けるときの巻きピッチをフィン７の
帯幅１５ｍｍの３分の２である１０ｍｍに設定してい
る。発明者らの実験によれば、この巻きピッチはフィン
７の帯幅に対して１／２〜２倍程度が適当である。つま
り、この巻きピッチを適切に設定することによって、排
ガスの流れに対する通気抵抗を小さくでき、排ガスの流
路を確保することができるものである。すなわち、圧力
損失を小さくできて、排ガスの通気に使用するポンプ等
が小型のもので済む、あるいはポンプの使用電力を小さ
くすることができ、効率的な脱臭装置を実現するもので
ある。前記巻きピッチの設定は、金属パイプ６に巻き回
したフィン７の巻数ででも評価でき、フィン７の帯幅に
対して１／２〜２倍の設定は、巻数に換算した場合には
５〜２０回となるものである。

【００２６】また本実施例ではフィン７の長さを１２０
ｍｍとしており、吸気口１から２０ｍｍ離れた位置から
触媒を担持させた構成としている。発明者らの実験によ
れば、触媒は吸気口から１ピッチ分以上離れたフィンに
担持させる構成とすることが適切である。すなわち、吸
気口１から導入された排ガスは、吸気口１付近では温度
が低く、触媒によるよる浄化が期待できないものであ
る。従って本実施例では、この部分には触媒を担持させ
ないで、フィン７を排ガスの温度を上昇させるための熱
交換を行わせることに専念させているものである。こう
して、この部分によって温度上昇された排ガスが、フィ
ン７に担持された触媒によって効果的に浄化されるもの
である。

【００２７】また前記効率的な排ガスの浄化は、フィン
７を金属パイプ６に巻き付けるときの巻きピッチの設定
に粗密を設けることによっても得ることができる。すな
わち、吸気口１付近を粗に、吸気口から離れた部分、つ
まり排気口２付近を密にするものである。

【００２８】また本実施例では、フィン７に放射状のヒ
ダ７ｃを１ピッチあたり１０個程度形成しながら金属パ
イプ６に巻回す構成としている。これによってフィン７
の内側の金属薄板と金属パイプ６との界面における隙間
を小さくすることができ、吸気口１から流入した排ガス
がこの隙間から漏れる漏れ量を小さく抑えることが可能
となる。このためガスとフィン上の触媒との接触を確実
なものとする事ができ、浄化能力の大きい脱臭装置を実
現するものである。

【００２９】またこのとき本実施例では、ヒダ７ｃの凹
凸の高低差を３ｍｍ程度に設定している。発明者らの実
験によればこの高低差は、１ピッチ分の１／１０〜１／
２の設定とすることが適切である。つまり、この範囲の
高低差を有するヒダ７ｃとして、排ガスの流れが乱流と
なって、排ガスとフィン７に担持させた触媒との接触が
良くなって、浄化能力の大きい脱臭装置を実現するもの
である。

【００３０】以下、前記各効果を確認する実験の結果に
ついて報告する。

【００３１】（実験例１）本実施例の脱臭装置は、台所
で発生する厨芥類を処理する厨芥処理機に使用するもの
である。厨芥処理機を作動すると、厨芥類が熱によって
分解し、いろいろな成分のガスを発生するものである。
よって、ここではたまねぎなどの野菜が分解して発生す
る硫化メチルを代表物質として、硫化メチルの残存率を
測定するものとした。

【００３２】実験には、管状ヒータ８として容量１００
Ｖ−２００Ｗのシーズヒータを用いている。またフィン
７は、前記実施例で示したものを用いた。フィン７上に
担持させている触媒の担持量は、白金として１ｇ／リッ
トルとしている。実験に使用した硫化メチルガスは、濃
度１００ｐｐｍで、流量８ｌ／ｍｉｎに設定している。
こうして、管状ヒータ８を収容している金属パイプ６の
表面温度を変化させたときの硫化メチルの残存率を求め
た。

【００３３】実験の結果、前記表面温度を３５０℃に制
御し、定常状態に達したときの硫化メチルの残存率は
０．１％以下であった。またセラミックハニカム触媒を
使用した比較例のものは、同一条件とするために触媒体
積を同等としＳＶを合わせて測定した結果、２．１％の
残存率であった。

【００３４】また、表面温度を６００℃に制御したとき
には、本実施例の脱臭装置は約５分で各部温度は定常に
なったが、セラミックハニカム触媒のものは、定常状態
になるまでに約１０分の時間を要した。

【００３５】このように本実施例の脱臭装置を使用すれ
ば、従来のセラミックハニカム触媒に比べ、極めて効率
的に効果を発揮できるものである。

【００３６】（実験例２）次に、フィン７の帯幅を変え
た時の結果を報告する。ここではフィン７の幅を１０ｍ
ｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍの３種類に設定し、ガス流入量
を８ｌ／ｍｉｎとし、管状ヒータ８を収容している金属
パイプ６の表面温度を変化させたときの、吸気口１直後
のフィン７の周辺端部の温度を測定しているものであ
る。なお金属パイプ６の径は、２．５ｍｍのものを使用
している。この測定結果を図４に示している。この結
果、帯幅が大きくなるにつれてフィン７の周辺部の温度
は低くなる。特に、帯幅３０ｍｍのものは、金属パイプ
６の表面温度を５００℃としても、フィン７の吸気口１
周辺の外周部の温度は２００℃以下であり触媒活性に必
要な温度を得られないものであり、結論として、フィン
７の帯幅は使用する金属パイプ６の径の１０倍以下であ
ることが適切である。

【００３７】（実験例３）次に、フィン７のピッチを変
えて、吸気口１側と排気口２側の間の差圧を測定した結
果について報告する。この実験では、フィン７の帯幅を
１０ｍｍ、フィン７のピッチは３ｍｍ、５ｍｍ、２０ｍ
ｍの３種類としている。またここでも、触媒体積等の実
験条件は実験例１と同等としている。この測定結果を図
５に示している。ここでの差圧は、圧力損失つまり通気
抵抗と見なすことができ、差圧が小さい方がポンプ等の
能力が小さくて済むものである。

【００３８】図５から判るように、ピッチが小さくなる
につれて圧力損失が増加するものである。ピッチ３ｍｍ
のものは、処理量８ｌ／ｍｉｎで圧力損失が５０ｍｍＨ
２Ｏ以上となっている。これは例えば家庭用の厨芥処理
装置として用いるには大きすぎる値であり、小型の吸引
ポンプ等の能力が追いつかないものである。

【００３９】従って結論として、フィン７の巻きピッチ
は帯幅に対して１／２〜２倍が適切な範囲である。

【００４０】（実験例４）次に、触媒の担持範囲を変え
た場合の硫化メチルの転化率の変化を調べた結果につい
て、図６に基づいて報告する。図６中のａは、吸気口１
から１ピッチ分、この実験では吸気口１から１０ｍｍ分
だけ触媒を担持させていない構成のものである。またｂ
は、０．５ピッチ分、吸気口１から５ｍｍ分だけ触媒を
担持させていないもの、ｃは全面に触媒を担持させてい
る構成のものである。この実験に使用している硫化メチ
ルの濃度は１００ｐｐｍであり、流量は８ｌ／ｍｉｎで
ある。

【００４１】図６から分かるように、硫化メチルの転化
率についてはａ・ｂ・ｃのものについてほとんど変わら
ないものである。つまり、フィン７の吸気口１側の１ピ
ッチ相当分については、触媒による浄化作用を果たして
いないものである。従ってこの部分には触媒を塗布せず
に、フィン７の熱を排ガスに対して熱交換して排ガスの
温度を高めることに専念させる方が効率的である。また
触媒の使用量を節約することもできるものである。

【００４２】（実験例５）次にフィン７の巻きピッチに
粗密の変化を設けた場合の、硫化メチルの転化率を調べ
た。図７は、この実験に用いた脱臭装置のピッチ間隔を
イメージで表現したものである。つまり、ｂとして示し
ているものは本実施例のものであり、吸気口１付近での
ピッチを２０ｍｍとし、排気口２に向かうにつれてピッ
チの間隔密度を増加させて排気口２直前でのピッチは５
ｍｍとしているものである。またａに示しているもの
は、比較のために使用しているものでピッチは１０ｍｍ
一定としている。この実験の結果は、前記図６のａとｃ
に示しているものと全く同様である。つまりピッチに粗
密を設けたものはａであり、ピッチを一定としたものは
ｃである。

【００４３】つまり両者の間にはほとんど差が生じてい
ないものであり、従って結論として、ピッチに粗密の差
を設けた構成を採用する方が材料の使用料を減少でき有
利であると言える。すなわち、粗密の差を設けた構成と
したものはフィン７の全巻数が１１回であり、ピッチを
一定としたものの全巻数は１２回となるものである。ま
た従って使用する触媒の量も、粗密の差を設けた構成の
ものの方が節約できるものである。

【００４４】（実験例６）次にフィン７に設けているヒ
ダ７ｃの数を変えた場合の硫化メチルの残存率について
実験している。ヒダ７ｃの数を８とした場合には、金属
パイプ６の表面温度を３５０℃とした場合には、１．０
％であり、ヒダ７ｃの数を１３とした場合には０．１％
以下であった。このように、放射状のヒダ７ｃを形成す
ることによって、フィン７と金属パイプ６との間の隙間
を小さく抑えることができ、この結果フィン７と金属パ
イプ６間の隙間のガス漏れを防止でき、触媒の能力を効
果的に発揮できるものである。

【００４５】（実験例７）次に、ヒダ７ｃに付けている
高低差を変化させた場合の硫化メチルの残存濃度の変化
を調べる実験結果について報告する。実験に使用してい
るサンプルのヒダ７ｃの高低差は約０．５ｍｍのもの、
１．０ｍｍ、３．０ｍｍ、５．０ｍｍ、７．０ｍｍのも
のに設定している。これをフィン７のピッチに対する比
としてみると、それぞれ１ピッチ分の１／２０、１／１
０、３／１０、１／２、７／１０に相当している。この
それぞれについて、触媒体積・触媒量・ガス流量等の条
件を実験例１と同様に設定して、硫化メチルの残存濃度
を測定しているものである。

【００４６】この結果、０．５ｍｍのものは１．０％、
１．０ｍｍのものは０．５％、３．０ｍｍのものは０．
３％、５．０ｍｍのものは０．５％、７．０ｍｍのもの
は２．０％であった。つまりヒダ７ｃの高低差は、１ピ
ッチ分の１／１０〜１／２が適当である。

【００４７】このように、ヒダ７ｃに適切な高低差をも
たせることによって、排ガスが乱流状態となって、フィ
ン７上の触媒との接触度合いが増加して、触媒の能力を
効果的に発揮するものである。

【００４８】

【発明の効果】以上のように請求項１〜５に記載の発明
によれば、フィンの中心部と周辺部との温度差を少なく
して、触媒の能力を効果的に発揮させる脱臭装置を実現
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である脱臭装置を示す断面図

【図２】同、フィンの構成を説明する断面図

【図３】同、図２のＢ−Ｂ'断面で示したフィンの構成
を説明する平面図

【図４】同、フィンの周辺部の温度を測定した結果を示
す特性図

【図５】同、フィンのピッチを変えた場合に吸気口と排
気口との間の差圧を示す特性図

【図６】同、脱臭装置の硫化メチルの除去能力を示す特
性図

【図７】（ａ）同、フィンのピッチを等間隔とした場合
のイメージを示す説明図 （ｂ）同、フィンのピッチに粗密を設けた場合のイメー
ジを示す説明図

【符号の説明】 １ 吸気口 ２ 排気口 ３ パイプ状のケース ４ 脱臭ヒータ ５ 断熱材 ６ 金属パイプ ７ フィン ８ 管状ヒータ ９ パイプ状の金属薄板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 忠視 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 延藤 吉保 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） 4D048 AA22 AB03 BA30X BB06 CA01 CA03 CC43 CC53 CC55

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管状ヒータを装着した金属パイプと、金
   属パイプの径の１０倍以下の帯幅を有する帯状の金属薄
   板を前記金属パイプに対して直角方向に螺旋状に巻回し
   て形成したフィンと、このフィンに担持した触媒とを有
   する脱臭ヒータと、脱臭ヒータの外側に密着させたパイ
   プ状の金属薄板と、この金属薄板の外側に設けた断熱材
   と、脱臭ヒータとパイプ状の金属薄板と断熱材とを配置
   する吸気口と排気口とを有するパイプ状のケースとを備
   えた脱臭装置。
2. 【請求項２】 帯状の金属薄板の巻きピッチを帯幅に対
   して１／２〜２倍とした請求項１記載の脱臭装置。
3. 【請求項３】 帯状の金属薄板の巻数を５〜２０回とし
   た請求項１記載の脱臭装置。
4. 【請求項４】 フィンは、複数個の放射状のヒダを有す
   る請求項１記載の脱臭装置。
5. 【請求項５】 ヒダは１ピッチ分の１／１０〜１／２の
   範囲の高低差を有する請求項４記載の脱臭装置。