JP3780989B2 - 脱臭器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ゴミ、トイレあるいは料理店などで発生する臭気を取る脱臭器、特に触媒燃焼法を採用する触媒脱臭器に関する。
【0002】
【従来の技術】
脱臭方法としては、700℃以上の高温で酸化分解する方法、酸化触媒を用いて低温(約300℃)で酸化分解させる方法である燃焼法、気液接触で物理的に水に溶解させたり、化学的に中和または酸化する洗浄法、活性炭等の吸着剤に物理吸着させる方法やイオン交換樹脂等で科学吸着させる方法などが知られている。さらに、オゾン酸化法、生物脱臭法、プラズマ脱臭法、光触媒法なども知られている。
【0003】
特開2000−61434号公報には、有機物を分解する微生物の担体を収納し、投入される生ゴミ等の有機物を分解処理する処理槽と、前記処理槽からの排気ガスを加熱手段と触媒を用いて加熱脱臭する脱臭機構と、前記脱臭機構で加熱脱臭された排気ガスを外部に排出するファンと、前記脱臭機構と一体化されて、加熱される脱臭機構との熱交換により前記処理槽内に供給する外気を加熱する熱交換機構とを備えた有機物処理装置が記載されている。
【0004】
特開2000−61435号公報には、有機物を分解する微生物の担体を収納し、投入される生ゴミ等の有機物を分解処理する処理槽と、前記処理槽からの排気ガスを加熱手段と触媒を用いて加熱脱臭する脱臭機構と、前記脱臭機構で加熱された排気ガスを外部に排出するファンと、前記脱臭機構で加熱脱臭された高温排気ガスを通す伝熱性配管および外気を前記処理槽内に供給する伝熱性配管を密接させて構成した熱交換機構とを備えた有機物処理装置が記載されている。
【0005】
特開2000−70905号公報には、有機物を分解する微生物の担体を収納し、投入される生ゴミ等の有機物を分解処理する二重底構造の処理槽と、前記処理槽からの排気ガスを加熱手段と触媒を用いて加熱脱臭する脱臭機構と、前記脱臭機構で加熱脱臭された高温排気ガスを前記処理槽の二重底部に通して処理槽を加熱した後に外部に排出するファンとを備えると共に、前記処理槽内に外気を供給する伝熱性配管を前記処理槽の二重底部を通して配管した有機物処理装置が記載されている。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−61434号公報
【特許文献2】
特開2000−61435号公報
【特許文献3】
特開2000−70905号公報
【特許文献4】
特開平10−66953号公報
【特許文献5】
特開2001−269394号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
脱臭に必要な温度はガスの種類により決まるが、生ゴミの場合300℃と高く、常温のガスをこのような高温に加熱するための電力費が大きい。
例えば、1m3/minの空気を常温から300℃に加熱するための電力はケース表面からの放熱がないとしても5600W程度となる。
連続で、1ヶ月運転すると
5.6kW×24hr/day×30day=4032kWH
15円/kWHとすると
4032kWH×15円/kWH=60480円/月 となる。
1m3/minという空気量は1日当り25〜30kgの生ゴミを処理する風量であって、1日100kgを処理するには3〜4m3/minの風量となりその電力費は18〜24万円/月となる。
【0008】
脱臭するためには、例えば300℃の高温が必要であるが、触媒を通過する処理ガス(臭気を含む気体)の温度は、ガス流の中心で高く周囲で低いため、300℃以上となる中心部にあっては300℃以上に相当する熱エネルギは脱臭にとっては無駄となる。
【0009】
このような高い電力費を削減するために処理済(排気)ガスで未処理ガスを予熱する熱交換器つきの脱臭器が提案されている。従来のタイプにあっては、脱臭部と熱交換部とが別置し連結するものであり、設置スペースが大きい。また、脱臭部、加熱部の表面が外気に曝されており、外気への熱放散が大きい。さらには、触媒部の通過温度が中央部で周辺部に比べてかなり高くなって熱エネルギの損失が大きい。
【0010】
本発明は、かかる点に鑑み、脱臭部あるいは/および加熱部から器外に放散される熱エネルギを小さくして省電力化を図り、かつ設置スペースを小さくした脱臭器を提供することを目的とする。
また、本発明は、触媒部を流れる処理ガスの中央部と周辺部との温度差を小さくして、無駄にガス温度を上げる必要のない脱臭器を提供する。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、器体と、該器体内に、特に中央部に形成された脱臭処理室、および該脱臭処理室の周囲に、前記脱臭処理室に沿って多数の熱交換管が配設された熱交換室とを有し、加熱入り口部を備えた前記脱臭処理室には加熱装置と、加熱された臭い成分を含む気体が通過する脱臭のための触媒層が器体外にそれぞれ取り出し自在にして設けられ、前記器体には前記熱交換室に臭い成分を導入する導入口部が設けられ、かつ脱臭処理済の気体が流出する導出口部が設けられ、前記導入口部から導入されて前記熱交換管周囲を流れて第一次加熱された臭い成分を含む気体を前記加熱装置に前記加熱入り口部から第二次加熱を行うために導入し、第二次加熱した臭い成分を含む気体を前記触媒層に流過せしめ、脱臭された気体を前記熱交換管内に導入し、かつ熱交換によって冷却された気体を前記導出口部に導く気体流路を形成する脱臭器を提供する。
【0012】
また、本発明は、器体と、該器体の中央部に形成された脱臭処理室、および該脱臭処理室の周囲に取り囲んで、すなわち略全体周囲に、前記脱臭処理室に沿って多数の熱交換管が配設された熱交換室とを有し、前記脱臭処理室には単一の筒体が空隙を置いて設けられ、該筒体内には加熱入り口部を備えた加熱装置と、加熱された臭い成分を含む気体が通過する脱臭のための触媒層が器体外にそれぞれ取り出し自在にして設けられ、前記器体には前記熱交換室に臭い成分を含む気体を導入する導入口部が設けられ、かつ脱臭処理済の気体が流出する導出口部が設けられ、前記導入口部から導入されて前記熱交換管周囲を流れて第一次加熱された臭い成分を含む気体を前記加熱装置に加熱入り口部から第二次加熱を行うために導入し、第二次加熱した臭い成分を含む気体を前記触媒層に流過せしめ、脱臭された気体を前記脱臭処理室と前記筒体との間の空隙を介して前記熱交換管内に導入し、かつ熱交換によって冷却された気体を前記導出口部に導く気体流路を形成する脱臭器を提供する。
処理ガスの脱臭処理のために燃焼法以外の処理方法と組み合わされてもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の1実施例を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の脱臭器の構成を示す一部断面を含む斜視図である。図2は図1の中央断面を示す正面図、図3はその断面図である。これらの図において、本発明の実施例である脱臭器1は、器体(ケース)2を有し、器体2は、中部の中部器体3、両端部の端部器体4、5に分解可能である。すなわち中部器体3と端部器体4、5とは分解可能にするためにそれぞれのフランジ部6、7がボルト締めされる構造が採用される。フランジ部間にはガスケット8、9が介在させられる。
【0014】
器体2の中央部には器体長方向に脱臭処理室11が形成され、脱臭処理室11の周囲には、脱臭処理室11に沿って多数の熱交換管(パイプ)13が配設された熱交換室12が形成される。すなわち、熱交換室12は脱臭処理室11の略全体を取り囲んでおり、脱臭処理室11から熱エネルギが器外に放散することが防止されている構造としている。熱交換室12は上下の熱交換室12A、12Bからなる。熱交換室12内には多数の熱交換管13よりなる熱交換器が構成される。
上下の熱交換室12A、12Bは外筒16の側面側の通路18(18A、18B)を介して連通する。この場合、通路18A、18Bには熱交換管は配設されていない。後述するように、熱交換管が配設されてもよい。
【0015】
脱臭処理室11は、正方形(矩形状であってもよい)の外筒16である筒体によって構成される。
該外筒16と器体2との間には器体2の縦方向に端板21、22が設けてあり、両端板21、22を貫通して前述のように熱交換管13が配設してある。両端板21、22の間には数ヶ所に亘ってある縦長さについて邪魔板23、24が設けてあり、処理ガスが熱交換室12内を上下、横方向にジグザグに流れるようにしてあり、熱交換効率を向上させる。
器体2の中部器体3の左方上部には未処理である処理ガスの導入口部(給気口)25が設けてあり、熱交換室12に連通させている。
【0016】
左方の端部器体4の内部は室31とされ、脱臭された処理ガスの排出のための導出口部(排出口)32が設けてある。
右方の端部器体5の内部は室30とされ、脱臭された処理ガスが曲折してリターンするために使用される。外筒16の内側に円筒状の内筒17が外筒16に一体的にして設けてある。従って、外筒16と内筒17との間には四隅に器体の長手方向に空隙33が形成されることになる。この空隙33は、後述するように脱臭した処理ガスのリターン通路として使用し得る。
【0017】
図2に示すように、外筒16と内筒17の長さはほぼ同等であるが、外筒16は左方に長く配置され、内筒17は右方に長く配置される。これによって、内筒17の左方部分において、外筒16によって形成される室34は空隙33に連通する。右方部にあっては、室30と内筒17によって内部に形成される脱臭処理室11とは、内筒17によって区割される。内筒17の右方端は右方の端部器体5に達する。
外筒16および内筒17を貫通して未処理の処理ガスを脱臭処理室11に流入させる加熱入り口部(内部給気口部)35が設けてある。
【0018】
脱臭処理室11には加熱ヒータからなる加熱装置41が右方側に、そして近接して触媒層42が左方側に配設してある。加熱装置41の中央部には遮蔽筒36が設けてあって加熱ヒータによる処理ガスの加熱を均一化するようにしている。
【0019】
触媒としては、白金担持触媒ハニカム体を使用することができるが、目的に応じて他の材料で構成してもよい。従って、触媒層42はハニカム形状の細かな通気孔が形成された円柱状のものとして構成され、内筒17内に収納される。このように形成された触媒層42はその交換のために容易に内筒17から引き出すことができる。引き出すための把手を取り付けてもよい。また、図に示すように、触媒層42を何段かにして配設してもよい。勿論1段でもよい。また、渦巻状に巻いたものでもよい。
【0020】
外筒16の左方端には脱臭処理室を封止する封止手段51が設けられる。該封止手段51は、シール板(封止板)52と、シール板52をフランジ53に連結する連結棒54および連結棒54の周囲に設けられてシール板52を外筒16の左方端に押し付ける弾性体(スプリング)55から構成される。
【0021】
フランジ53はガスケット56を介在させた状態で左方の端部器体4にボルト締めされて取り付けられる。加熱装置41のヒータ取り出し57は、フランジ58に取り付けてあり、フランジ58はガスケット59、60およびシート61を介在させた状態で右方の端部器体5にボルト締めされて取り付けられる。
【0022】
このように、器体2には熱交換室12(12A、12B)に臭い成分を含む気体を導入する導入口部25が設けられ、脱臭処理済の気体が流出する導出口部32が設けられ、導入口部25から導入されて熱交換管13の周囲を流れて第一次加熱された臭い成分を含む気体を加熱装置41に加熱入り口部35から第2次加熱を行うために導入し、第二次加熱した臭い成分を含む気体を触媒層42を流過せしめ、脱臭された気体を熱交換管13の内部に導入し、かつ熱交換によって冷却された気体を導出口部32に導く気体流路が形成される。
【0023】
また、この気体流路は空隙33を介してリターンする流路を加えることができ、さらには室34、室31、室30を加えることができる。空隙33を流路として使用することによって、室34から室30に処理済の気体が流れて熱交換管13内流れるとき、未処理の気体と処理済の気体とは向流となって未処理の気体は徐々に第一次加熱されることになる。空隙33を利用しない、すなわちリターン流路を構成しない構造にあっては未処理の気体と処理済みの気体とは並流して熱交換されることになる。
【0024】
また、前述のように両端部と中部との3つに分解可能な器体2と、器体2の中部の中央部に形成された脱臭処理室11、および脱臭処理室11の周囲に脱臭処理室11に沿って多数の熱交換管13が配設された熱交換室12と、脱臭処理室11に設けられた単一の筒体である内筒17が一体構造として構成され、筒体内には一側に加熱装置41と、他側に加熱された臭い成分を含む気体が通過する脱臭のための触媒層42が器体2外にそれぞれ取り出し自在にして両端部の器体4、5に設けられる。
【0025】
以上のように、器体2と、器体2の中央部に形成された脱臭処理室11、および脱臭処理室11の周囲に、脱臭処理室11に沿って多数の熱交換管13が配設された熱交換室12とを有し、脱臭処理室11には単一の筒体(内筒17)が設けられ、該筒体内には加熱装置41と、加熱された臭い成分を含む気体が通過する脱臭のための触媒層42が器体外にそれぞれ取り出し自在にして設けられ、器体2には熱交換室12に臭い成分を導入する導入口部25が設けられ、かつ脱臭処理済の気体が流出する導出口部32が設けられ、導入口部25から導入されて熱交換管13周囲を流れて第一次加熱された臭い成分を含む気体を加熱装置41に加熱入り口部35から第二次加熱を行うために導入し、第二次加熱した臭い成分を含む気体を触媒層42に流過せしめ、脱臭された気体を熱交換管13内に導入し、かつ熱交換によって冷却された気体を導出口部32に導く気体流路を形成する脱臭器1が構成される。
【0026】
さらに、器体2と、器体2の中央部に外筒によって形成された脱臭処理室11、および脱臭処理室11の周囲に、脱臭処理室11に沿って多数の熱交換管13が配設された熱交換室12とを有し、脱臭処理室11には単一の筒体が空隙33を置いて設けられ、加熱入り口部35を備えた筒体内には加熱装置41と、加熱された臭い成分を含む気体が通過する脱臭のための触媒層42が器体2外にそれぞれ取り出し自在にして設けられ、器体2には熱交換室12に臭い成分を含む気体を導入する導入口部25が設けられ、かつ脱臭処理済の気体が流出する導出口部32が設けられ、導入口部25から導入されて熱交換管13周囲を流れて第一次加熱された臭い成分を含む気体を加熱装置41に加熱入り口部35から第二次加熱を行うために導入し、第二次加熱した臭い成分を含む気体を触媒層42に流過せしめ、脱臭された気体を脱臭処理室11と前記筒体との間の空隙33を介して熱交換管13内に導入し、かつ熱交換によって冷却された気体を導出口部32に導く気体流路を形成する脱臭器1が構成される。
【0027】
図4は、変形例を示す。この例にあっては、先の実施例の加熱装置41および触媒層42に代えて直接通電式触媒層42A(触媒)を使用する。この直接通電式触媒層は、触媒ヒータと呼ばれるもので、触媒自身が発熱体であり、通電することにより抵抗発熱し、抵抗熱電体の表面に白金等の触媒を設けるための処理を行っているものである。
【0028】
他の構成は先の実施例とまったく同一であり、同一構成に同一番号を付してあり、説明を省略する。この例にあっても、直接通電式触媒層42Aを使用していても第二次加熱したい臭い成分を含む気体を加熱および脱臭を行っており、機能的に見て先の実施例を何ら代わるところはない。
また、専用の触媒と触媒ヒータとを組み合わせて使用してもよい。
【0029】
図5は、触媒により無臭化できる温度を示す図である。無臭化できる温度はアンモニア、酢酸等の含まれるガスの種類により異なるが、例えば生ゴミの場合、一般的に300℃程度で脱臭できる。
【0030】
図6は、本発明の実施例になる脱臭器1の各部、すなわちA、B、C、D、E部の温度の1例を示す図であり、図6(a)は先に説明した図1〜図3と実質的に同一であり、図6(b)は各部の温度を示す線図である。尚、図6(a)でAは導入口部25の未処理の処理ガス(未処理ガス)の温度、Bは加熱装置41のヒータ入り口の温度、Cはヒータ出口の温度、Dは熱交換器の入り口温度、およびEは熱交換器の出口温度である。また、図6(a)で高温部とは室31内の高温部を指す。
【0031】
図6に示すように、当該構造を採用することによって、加熱装置41のヒータ通過後の高温(例えば300℃)ガスは、高温部として示す部分のみで器外に曝される。その他の部分は未処理ガス、熱交換後の低温になったガスが通過する部分が器外に曝されることになる。すなわち、高温ガスのほんの一部のみが器外に曝されることになる。
従って、器外に曝されるガスと外気との温度差が小さくされ、脱臭器表面からの熱放散は断熱材なしでも済む程度に小さくでき、省電力化を図れる。
【0032】
次に空隙33をリターン流路として使用することによる作用について説明する。図7は、触媒層42の縦方向の温度分布(横方向の温度分布も実質的に同一となる)を示す図であり、図7(a)は空隙33がない場合、あるいは空隙33をリターン通路として使用しない場合の触媒層42の縦方向の温度分布を示す図であり、図7(b)は空隙33を高温ガスの通路、すなわちリターン通路として使用した場合の、図6のX−X断面における温度分布を示す図である。
【0033】
図7(a)において、Δθはヒータの構成等にもよるが、70〜100℃であり、このΔθは無臭化に対しては必要以上の温度ということになる。図7(a)にあっては、このΔθが大きい。これに対して図7(b)にあっては、このΔθが図7(a)に示すものに比べて1/10程度と小さくなる。
【0034】
以上のように、脱臭するためには例えば300℃の高温が必要であるが、触媒を通過するガスの温度は図7(a)のようにガス流の中心で高く周囲で低いため、Δθ部に相当する熱エネルギが無駄になる。これに対して、高温ガスのリターン通路を形成すると、図7(b)に示すように、触媒部の外周が触媒を通過した高温ガスで囲まれるため触媒外周での温度効果が極めて小さく、無駄にガス温度を上げる必要がなく省電力化を図れる。
【0035】
図8は、本発明の実施例から容易に考えられる変形例を示す。
図8に示す例は、図1〜図3に示す例とほぼ同じ構成を示すが、側面側の通路18(18A、18B)にも熱交換管13を配設している。すなわち、外筒16全体を囲んで熱交換管13を設けている。
尚、熱交換室12を片側周囲に配置し、他側に脱臭処理室11を1つの器体2内に配置することも考えられるが、省エネルギ効果は半減することになる。
【0036】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば次の効果を得ることができる。
1 脱臭器が熱交換室および処理ガスの側面通路に囲まれているため断熱材がなくても表面温度が低く外部への熱放散が小さく省電力化できる。
2 触媒部の外周が触媒を通過した高温ガスで囲まれるため触媒外周での温度降下が極めて小さく、無駄にガス温度を上げる必要がなく省電力化を図れる。
3 一体化により設置スペースを大幅に小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の脱臭器の構成を示す実施例の一部断面を含む斜視図。
【図2】図1の断面部の正面図。
【図3】図1の断面部の側面図。
【図4】他の実施例の正面図。
【図5】無臭化温度線図。
【図6】脱臭器の各部の温度の1例を表示する図。
【図7】触媒層の縦方向の温度分布を示す図。
【図8】図3に示す構成についての変形例を示す図。
【符号の説明】
1…脱臭器、2…器体、3…中部器体、4、5…端部器体、11…脱臭処理室、12…熱交換室、13…熱交換管、16…外筒、17…内筒、18…側面側通路、23、24…邪魔板、25…導入口部、30、31、34…室、32…導出口部(排出口)、33…空隙、35…加熱入り口部(内部給気口)、51…封止手段、52…封止板、53、58…フランジ。
Claims (6)
- 器体と、該器体内に形成され、加熱装置および加熱された臭い成分を含む気体が通過する脱臭のための触媒層が設けられた脱臭処理室と、および該脱臭処理室の周囲に、前記脱臭処理室に沿って多数の熱交換管が配設された熱交換室とを有し、前記器体には前記熱交換室に臭い成分を導入する導入口部が設けられ、かつ脱臭処理済の気体が流出する導出口部が設けられ、前記導入口部から導入されて前記熱交換管周囲を流れて第一次加熱された臭い成分を含む気体を前記加熱装置に第二次加熱を行うために導入し、第二次加熱した臭い成分を含む気体を前記触媒層に流過せしめ、脱臭された気体を前記熱交換管内に導入し、かつ熱交換によって冷却された気体を前記導出口部に導く気体流路を形成し、
前記脱臭処理室は、左右に長く延びて前記加熱装置および前記触媒層を収納し、一端が前記器体に達し、該器体に取り外し可能に取り付けた一方のフランジに取り付けられた内筒と、該内筒の外側にあって該内筒との間に、前記触媒層を通過した気体が通過する空隙が形成されて該内筒と一体的構成とされ、前記空隙と連通して脱臭された気体を前記空隙にリターンさせる室を有し、封止手段のシール板が弾性体によって押圧されて前記一方のフランジとは反対側に位置する側の端が封止され、該封止手段が連結され、かつ前記器体に取り外し可能に取り付けた他方のフランジに取り付けられた外筒とから構成され、
前記空隙を通過した脱臭された気体は前記熱交換器内を、前記熱交換管周囲を流れる臭い成分を含む気体と向流して流過し、
前記内筒は、前記一方のフランジ,前記封止手段に連結した前記他方のフランジが前記器体から取り外されると、前記加熱装置および前記触媒層が器体外にそれぞれ取り出し自在とされる筒体であること
を特徴とする脱臭器。 - 請求項1において、前記内筒と前記外筒とはほぼ同等の長さとされ、前記外筒は前記内筒に対して一側で長く配置されて、前記空隙に連通する前記室が形成されることを特徴とする脱臭器。
- 請求項1において、前記封止手段は、前記シール板と、該シール板を前記他方のフランジに連結する連結棒および該連結棒の周囲に設けられた前記弾性体とから構成されることを特徴とする脱臭器。
- 請求項1において、前記加熱装置には前記一方のフランジに取り付けたヒータ取り出しが設けられることを特徴とする脱臭器。
- 請求項1から4のいずれかにおいて、前記加熱装置は、其の成分を含むガスの均一化加熱を行う遮蔽筒と該遮蔽筒の周囲に設けたヒータとから構成されることを特徴とする脱臭器。
- 器体と、該器体内に形成され、加熱装置および加熱された臭い成分を含む気体が通過する脱臭のための触媒層が設けられた脱臭処理室と、および該脱臭処理室の周囲に、前記脱臭処理室に沿って多数の熱交換管が配設された熱交換室とを有し、前記器体には前記熱交換室に臭い成分を導入する導入口部が設けられ、かつ脱臭処理済の気体が流出する導出口部が設けられ、前記導入口部から導入されて前記熱交換管周囲を流れて第一次加熱された臭い成分を含む気体を前記加熱装置に第二次加熱を行うために導入し、第二次加熱した臭い成分を含む気体を前記触媒層に流過せしめ、脱臭された気体を前記熱交換管内に導入し、かつ熱交換によって冷却された気体を前記導出口部に導く気体流路を形成し、
前記脱臭処理室は、左右に長く延びて前記加熱装置および前記触媒層を収納し、一端が一方の前記側部器体に達し、該側部器体に取り外し可能に取り付けた一方のフランジに取り付けられた内筒と、該内筒の外側にあって該内筒との間に、前記触媒層を通過した気体が通過する空隙が形成されて該内筒と一体的構成とされ、前記空隙と連通して脱臭された気体を前記空隙にリターンさせる室を有し、封止手段のシール板が弾性体によって押圧されて前記一方のフランジとは反対側に位置する側の端が封止され、該封止手段が連結され、かつ他方の側部器体に取り外し可能に取り付けた他方のフランジに取り付けられた外筒とから構成され、
前記器体は、中部器体に両側で端部器体がフランジによって取り外し可能に取り付けられて構成され、前記端部器体の内部にそれぞれ端部器体室が形成され、かつ前記外筒には前記空隙に連通するリターン室が形成され、前記空隙を通過した脱臭された気体は一方の端部器体室で再度リターンして前記熱交換器内を、前記熱交換周囲を流れる臭い成分を含む気体と向流して流過し、
前記内筒は、前記一方のフランジ,および前記封止手段に連結した前記他方のフランジが前記側部器体から取り外されると、前記加熱装置および前記触媒層が前記内筒から器体外にそれぞれ取り出し自在とされる筒体であること
を特徴とする脱臭器。
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