JP4051939B2

JP4051939B2 - 脱臭装置

Info

Publication number: JP4051939B2
Application number: JP2002018945A
Authority: JP
Inventors: 康二畠; 弘典片山; 悦郎藤野; 潤斎藤; 紳一郎矢野
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2022-01-28
Also published as: JP2003222478A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータによって加熱した気体を触媒に接触させることによって気体を脱臭する脱臭装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、臭気を含んだ気体を触媒に接触させることによって脱臭する脱臭装置が生ごみ処理機などの排気を脱臭するために用いられている。
【０００３】
一般に、この種の脱臭装置においては、十分な脱臭効果を得るために気体をもとの排気等よりも高い温度に加熱する必要があるため、臭気を含む気体は触媒に接触する前にヒータによって加熱される。このヒータの熱を有効に利用して消費エネルギーを抑えるとともに脱臭された後の気体の温度を下げるため、脱臭された後の気体によって脱臭される前の気体を加熱する脱臭装置が提供されている。
【０００４】
このような脱臭装置の一例を図１３に示す。図中の矢印は気体のおおまかな流れを示す。この脱臭装置は、臭気を含んだ気体が脱臭される脱臭部Ａと、吸気と脱臭部の排気とが熱交換する熱交換部Ｂとを備える。脱臭部Ａは、臭気を含む気体を加熱するヒータ４と、ヒータ４で加熱された気体中の臭気物質を分解する触媒５と、ヒータ４及び触媒５が収納された直方体形の脱臭部器体６とを備え、熱交換部Ｂは、直方体形の器体１と、器体１を長手方向に貫通し器体１の両端と接合された内管２とを備える。臭気を含んだ気体は内管２の一端側から導入され、内管２の他端側からＵ字管３を介して脱臭部器体６に導入される。脱臭された気体はＬ字管７を介して器体１において長手方向の一端付近に導入され、器体１の内部を内管２に沿って流れ、内管２の内側の気体と内管２の管壁を介して熱交換した後、器体１の長手方向の他端付近に設けられた通気口１ａから排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、内管２と器体１とが器体１の両端において接合されているので、内管２の内側と外側とで温度が大きく異なると、内管２と器体１との伸びの差によって内管２と器体１との接合部が破損するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、破損しにくい脱臭装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、臭気物質を含む気体を加熱するヒータと、前記ヒータで加熱された気体を脱臭する触媒と、両端が閉塞された管状であって一端側に前記ヒータと前記触媒とが収納され他端側に通気口が設けられた器体と、前記器体の内外を連通させる管状であって前記通気口から前記ヒータに至る第１の流路を前記器体の内壁との間に形成し内側に第２の流路を形成する内管とを備え、前記内管は、一端側に前記ヒータが配置され前記第１の流路を通る気体と前記第２の流路を通る気体とが管壁を介して熱交換する熱交換部を備え、かつ前記熱交換部の他端側において前記器体に片持ち支持されていて、前記熱交換部は直管からなり、前記第１の流路上において前記通気口と前記ヒータとの間に配置され前記熱交換部が表裏に貫通し前記内管の管軸に沿って並んだ邪魔板を複数備え、前記邪魔板のうち一部は貫通穴が中央部に貫設され全周に亘って前記器体の内壁に密着した第１の邪魔板であり、残りは全周に亘って前記器体の内壁から離れた第２の邪魔板であって、前記第１の邪魔板と前記第２の邪魔板とが前記内管の管軸に沿って交互に配置されていて、前記第１の流路を流れる気体は前記第１の邪魔板の前記貫通穴と前記第２の邪魔板の周縁部とを交互に通過するものであって、前記熱交換部は複数の熱交換管からなり、前記熱交換管の周方向に沿って隣り合う前記熱交換管の各組に対応して設けられそれぞれ隣り合う熱交換管の各中心軸を共に含む面に沿った板状であって前記邪魔板に支持された複数の誘導板を備え、各誘導板において隣り合う熱交換管が並ぶ方向に沿った各端部がそれぞれ隣り合う熱交換管のうち一方ずつの近傍に位置し且つ誘導板と熱交換管との間の隙間を通って熱交換管の周方向に沿った気流が形成されるように各誘導板の幅及び位置が設定されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、気体は前記第１の流路から前記第２の流路へ流れることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態並びに本発明に関連した参考例について、それぞれ図面に基づいて説明する。
【００１０】
（参考例１）
本参考例における脱臭装置は、図２に示すように、金属製であって一方向に長い直方体形の箱状に形成された器体１を備える。器体１の長手方向に沿った面のうち１つ（図２における上面）の長手方向の端部には通気口１ａ（図１参照）が設けられていて、通気口１ａには通気管１０が連結されている。器体１の長手方向の両端面の周縁にはそれぞれ鍔片１ｂが突設されている。各鍔片１ｂにはボルトが表裏に貫通するボルト穴１ｃが器体１の周縁に沿って複数貫設されている。鍔片１ｂは、例えば本参考例の脱臭装置を生ごみ処理機のような装置に用いる場合、器体１を装置の本体に固定するために用いられる。通気口１ａに近い側の鍔片１ｂには、鍔片１ｂと対応した形状の連結片１１ｂが、鍔片１ｂと連結片１１ｂとを貫通するボルト１２とナット１３（図５参照）とによって固定されている。連結片１１ｂは一面が開口した矩形箱状の連結管１１において開口した側の面の周縁に突設されている。また、連結管１１において連結片１１ｂから離れた側の面の中央部には、連結管１１の内外に連通した排気管１１ａが連結管１１の外側へ突設されている。
【００１１】
次に、図１を用いて本参考例の詳しい構成について述べる。図中の矢印は気流のおおまかな向きを示す。器体１の内部には器体１の長手方向に沿って延びた内管２が設けられていて、内管２の一端は器体１の長手方向の通気口１ａに近い側の端面に連結され連結管１１の内側に連通している。内管２の他端部は内側に触媒５が配置された触媒部２ａとなっている。触媒５は、臭気物質の酸化を促進する白金などの物質が蒸着されたハニカム体である。また、器体１の内部において長手方向の通気口１ａから離れた側の端部には触媒５との間に隙間をあけてヒータ４が配置されている。
【００１２】
器体１と内管２との間には通気口１ａからヒータ４に至る第１の流路が内管２に沿って形成され、内管２の内側には第２の流路が形成されている。臭気を含んだ気体は吸気管１０を通じて通気口２ａから導入された後、第１の流路を通過してヒータ４で加熱され、内管２の触媒部２ａに流入する。そして触媒５によって脱臭された後、第２の流路を通過して連結管１１に流入し、排気管１１ａを通じて脱臭装置の外部へ排出される。第２の流路を通る気体はヒータ４で加熱された後であって第１の流路を通る気体より温度が高く、内管２の管壁を介して第１の流路の気体と第２の流路の気体とが熱交換する。つまり本参考例においては内管２のうち触媒５よりもヒータ４から離れた部分が熱交換部２ｂとして機能する。
【００１３】
上記構成によれば、内管２が器体１に片持ち支持されていることにより、内管２の内外の温度差が大きい場合など器体１の伸びと内管２の伸びとに差が生じても、内管２は器体１に対して自由に伸縮できるから、内管２が器体１に両持ち支持される場合に比べて、内管２と器体１との接合部に生じる歪みが小さくなり、したがって脱臭装置が破損しにくい。また、従来例においては内管２が収納された器体１とは別の脱臭部器体６にヒータ４と触媒５とが収納されていて、器体１と脱臭部器体６とを接続する管が必要であったため小型化が困難であったが、本参考例においては内管２とヒータ４と触媒５とが１つの器体１に収納されているため小型化が容易である。さらに、第１の流路から第２の流路に気体を流すことにより内管２の内側から外側へ熱を伝える構成であるから、内管２の外側から内側へ熱を伝える構成よりも、器体１の内外の温度差が小さいので器体１の外部へ逃げる熱が減少し、したがって熱効率が向上する。
【００１４】
（参考例２）
本参考例において、図３に示すように熱交換部２ｂはそれぞれ器体１の長手方向に沿って延び内管２の中心線の周りに等間隔に配置された複数本（図２においては４本）の直管状の熱交換管２ｃからなる。各熱交換管２ｃは各一端が触媒部２ａにそれぞれ連結されている。触媒部２ａの熱交換管２ｃが連結された端部において熱交換管２ｃの内側に連通していない部分は閉塞されている。また、各熱交換管２ｃにおいてヒータ４から離れた側の各一端は器体１において通気口１ａに近い側の端面にそれぞれ連結されて器体１の内外に連通している。連結管１１は図５に示すように全ての熱交換管２ｃの各一端を覆うように器体１に固定されていて、図４に示すように、各熱交換管２ｂと排気管１１ａとは連通している。
【００１５】
本参考例において、内管２の触媒部２ａを通過した気体は、各熱交換管２ｃに分かれて流入し、連結管１１の内部において合流し、排気管１１ａを通過して排出される。その他の構成は参考例１と同様である。
【００１６】
上記構成によれば、内管２の熱交換部２ｂが複数本の熱交換管２ｃからなることにより、熱交換部２ｂが１本の管からなる場合に比べて、熱交換部２ｂの表面積が増大し、したがって熱交換の効率が向上する。
【００１７】
（参考例３）
本参考例における脱臭装置は、図６に示すようにそれぞれに全ての熱交換管２ｃが表裏に貫通し内管２の管軸に沿って略等間隔に配置された複数枚（図６においては４枚）の矩形平板状の邪魔板８を備える。最もヒータ４から離れた邪魔板８は通気口１ａよりもヒータ４に近い位置に配置されている。ヒータ４から離れた側から数えて奇数番目の邪魔板８において器体１の通気口１ａが設けられた面から離れた側の辺と、ヒータ４から離れた側から数えて偶数番目の邪魔板８において器体１の通気口１ａが設けられた面に近い側の辺とはそれぞれ器体１の内壁から離れていて、各邪魔板８はそれぞれ他の３辺において器体１の内壁と密着している。ここで、各邪魔板８は器体１に固定されていて熱交換管２ｃには固定されておらず、内管２は参考例１と同様に器体１に対して自由に伸縮することができる。その他の構成は参考例２と同様である。
【００１８】
上記構成によれば、第１の流路に形成される気流が邪魔板８に沿って蛇行するので、邪魔板８を設けない場合に比べて第１の流路が延長され、また第１の流路に形成される気流が邪魔板８に沿って熱交換管２ｃに当たるように複数回曲げられるから、邪魔板８を設けない場合に比べて第１の流路に形成される気流が熱交換管２ｃに接触しやすくなり熱交換の効率がさらに向上する。
【００１９】
なお、各邪魔板８は器体１に固定されていて熱交換管２ｃには固定されていないとしたが、内管２が器体１に対して自由に伸縮できればよく、例えば各邪魔板８が熱交換管２ｃに固定されていて器体１には固定されていない構成としてもよい。
【００２０】
（参考例４）
本参考例における脱臭装置は、図７に示すように各熱交換管２ｃがそれぞれ内側に接する貫通穴８ｃが中央部に設けられ周縁部が全周に亘って器体１の内壁に密着した平板状の第１の邪魔板８ａと、各熱交換管２ｃをそれぞれ囲み周縁部が器体１の内壁から離れた平板状の第２の邪魔板８ｂとを備える。第１の邪魔板８ａと第２の邪魔板８ｂとは内管２の管軸に沿って交互に配置されている。つまり第１の流路を流れる気体は第１の邪魔板８ａの貫通穴８ｃの内側と第２の邪魔板２ｂの周縁部とを交互に通過する。ここで、各第１の邪魔板８ａは器体１に固定されていて熱交換管２ｃには固定されておらず、内管２は参考例１と同様に器体１に対して自由に伸縮することができる。その他の構成は参考例２と同様である。
【００２１】
ところで、邪魔板８の器体１に接触した端部の表裏の気体は温度差に応じて邪魔板８を介して熱交換する。上記構成によれば第１の流路における気流は図８（ｂ）に矢印で示すように形成され、例えば図８（ａ）に矢印で示すように邪魔板８において器体１の短手方向に沿った両端部に交互に気流を通す場合よりも、器体１の内壁付近において邪魔板８の表裏に生じる温度差がより小さくなるから、邪魔板８を介して第１の流路の下流側から上流側へ伝わる熱が減少し、したがって熱効率がさらに向上する。
【００２２】
なお、各第１の邪魔板８ａは器体１に固定されていて熱交換管２ｃには固定されていないとしたが、内管２が器体１に対して自由に伸縮できればよく、例えば各第１の邪魔板８ａが熱交換管２ｃに固定されていて器体１には固定されていない構成としてもよい。
【００２３】
（実施形態）
本実施形態における脱臭装置は、図９に示すように、熱交換管２ｃの管軸に沿って各邪魔板８ａ，８ｂを貫通して延びた複数枚（図においては４枚）の平板状の誘導板９を備える。各誘導板９は隣り合う熱交換管２ｃの各組に対応して設けられていて、それぞれ隣り合う熱交換管２ｃの中心軸が共に含まれる平面に沿って配置されている。本実施形態では、内管２の熱交換部２ｂを構成する熱交換部２ｃが４本であって、内管２の中心線の周りに熱交換管２ｃが等間隔に配置されている。また、貫通穴８は各熱交換管２ｃが４隅においてそれぞれ内側に接する四角形状である。一方，各誘導板９は貫通穴８ｃの各辺に沿って貫通穴８ｃを囲む位置に配設される。さらに、各誘導板９は貫通穴８ｃの各辺の両端部に位置する各一対の熱交換管２ｃとの間にそれぞれ隙間を形成する。隣り合う熱交換管２ｃが並ぶ方向に沿った各誘導板９の幅寸法は隣り合う熱交換管２ｃの間の隙間の幅よりも大きく設定されている。その他の構成は参考例４と同様である。
【００２４】
参考例４のように誘導板９が設けられていない場合、気流は図１０（ａ）の矢印で示すように隣り合う熱交換管２ｃの間を通過する。この場合、熱交換管２ｃの周面のうち熱交換に寄与するのは隣り合う各一対の熱交換管２ｃの対向部位付近になっている。これに対して、本実施形態のように誘導板９を設けた場合、第１の邪魔板８ａの貫通穴８ｃに流入する気流は、図１０（ｂ）の矢印で示すように誘導板９と熱交換管２ｃとの隙間を通過して各熱交換管２ｃの周方向に沿って流れる。従って、誘導板９が設けられていない場合に比べ、熱交換管２ｃの周面のうち熱交換に寄与する面積がより大きくなり、熱交換の効率がさらに向上する。
【００２５】
（参考例５）
本参考例においては、図１１に示すように第１の邪魔板８ａ及び第２の邪魔板８ｂは各周縁部が第１の流路の下流側へ曲げられた角錐台状に形成されている。これにより第１の邪魔板８ａの表裏の面のうち第１の流路の下流側の面には内管２から離れる方向へ向かって第１の流路の下流側へ傾斜した傾斜面８ｄ（図１２参照）が形成されている。その他の構成は参考例４と同様である。
【００２６】
本発明の効果を図１２を用いて説明する。図中の矢印は気流のおおまかな向きを示す。第１の邪魔板８ａにおいて第１の流路の下流側の面が平面であった場合、貫通穴８ｃの周縁部の下流側の図１２（ａ）において破線で囲んだ部位において気流の剥離が発生する。つまり熱交換によって温度の上がった気体が第１の邪魔板８ａの付近に滞留するから熱が第１の邪魔板８ａを伝わって器体１の外部に漏れる。一方、本参考例によれば、第１の邪魔板８ａの表裏の面のうち第１の流路の下流側の面には内管２から離れる方向へ向かって第１の流路の下流側へ傾斜した傾斜面８ｄが形成されているので、図１２（ｂ）に示すように傾斜面８ｄに沿って気流が形成されることにより上述のような気流の剥離が防止され、従って傾斜面８ｄを設けない場合に比べて熱交換の効率がさらに向上する。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、内管が器体に片持ち支持されているので、内管が器体に対して自由に伸縮することができ、したがって第１の流路の気体と第２の流路の気体との温度差が大きい場合など内管の伸びと器体の伸びとが異なっていても、内管の両端を器体に連結した場合に比べて、内管と器体との接合部に生じる歪みが小さいから脱臭装置が破損しにくい。また、内管が表裏に貫通する邪魔板を備えることにより気流が邪魔板に当たって曲がるから、邪魔板を設けない場合に比べて、気流が熱交換部に当たりやすくなり、熱交換の効率が向上する。さらに、第１の邪魔板と第２の邪魔板とが熱交換管の管軸に沿って交互に配置されていることにより、邪魔板において熱交換部を挟んだ２箇所を交互に開口させる場合に比べ、邪魔板において気流が通過する縁部から離れた部位の表裏付近の気体の間の温度差がより小さくなるから、邪魔板を介して第１の流路の下流側から上流側へ伝わる熱が減少し、従って熱交換の効率が向上する。また、気体が誘導板と熱交換管との間の隙間を通って熱交換管の周方向に沿って形成されるから、誘導板を設けない場合に比べて、熱交換管の周面のうち熱交換に寄与する部分の面積が増加し、熱交換の効率が向上する。
【００２８】
請求項２の発明は、気体を第１の流路から第２の流路へ流すことにより内管の内側から外側へ熱を伝える構成となっているから、内管の外側から内側へ熱を伝える構成とする場合に比べて、器体の内外の温度差が低減され器体外部への熱の漏れが少なくなるから熱効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例１を示す一部破断した斜視図である。
【図２】本発明の参考例１の外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の参考例２を示す一部破断した斜視図である。
【図４】本発明の参考例２の要部を示す断面図である。
【図５】本発明の参考例２の要部を示す分解斜視図である。
【図６】本発明の参考例３を示す一部破断した斜視図である。
【図７】本発明の参考例４を示す一部破断した斜視図である。
【図８】本発明の参考例４の原理説明図である。
【図９】本発明の実施形態を示す一部破断した斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態の原理説明図である。
【図１１】本発明の参考例５を示す一部破断した斜視図である。
【図１２】本発明の参考例５の原理説明図である。
【図１３】従来例を示す一部破断した斜視図である。
【符号の説明】
１器体
１ａ通気口
２内管
２ｂ熱交換部
２ｃ熱交換管
４ヒータ
５触媒
８邪魔板
８ａ第１の邪魔板
８ｂ第２の邪魔板
８ｃ貫通穴
８ｄ傾斜面
９誘導板

Claims

臭気物質を含む気体を加熱するヒータと、前記ヒータで加熱された気体を脱臭する触媒と、両端が閉塞された管状であって一端側に前記ヒータと前記触媒とが収納され他端側に通気口が設けられた器体と、前記器体の内外を連通させる管状であって前記通気口から前記ヒータに至る第１の流路を前記器体の内壁との間に形成し内側に第２の流路を形成する内管とを備え、前記内管は、一端側に前記ヒータが配置され前記第１の流路を通る気体と前記第２の流路を通る気体とが管壁を介して熱交換する熱交換部を備え、かつ前記熱交換部の他端側において前記器体に片持ち支持されていて、前記熱交換部は直管からなり、前記第１の流路上において前記通気口と前記ヒータとの間に配置され前記熱交換部が表裏に貫通し前記内管の管軸に沿って並んだ邪魔板を複数備え、前記邪魔板のうち一部は貫通穴が中央部に貫設され全周に亘って前記器体の内壁に密着した第１の邪魔板であり、残りは全周に亘って前記器体の内壁から離れた第２の邪魔板であって、前記第１の邪魔板と前記第２の邪魔板とが前記内管の管軸に沿って交互に配置されていて、前記第１の流路を流れる気体は前記第１の邪魔板の前記貫通穴と前記第２の邪魔板の周縁部とを交互に通過するものであって、前記熱交換部は複数の熱交換管からなり、前記熱交換管の周方向に沿って隣り合う前記熱交換管の各組に対応して設けられそれぞれ隣り合う熱交換管の各中心軸を共に含む面に沿った板状であって前記邪魔板に支持された複数の誘導板を備え、各誘導板において隣り合う熱交換管が並ぶ方向に沿った各端部がそれぞれ隣り合う熱交換管のうち一方ずつの近傍に位置し且つ誘導板と熱交換管との間の隙間を通って熱交換管の周方向に沿った気流が形成されるように各誘導板の幅及び位置が設定されていることを特徴とする脱臭装置。
気体は前記第１の流路から前記第２の流路へ流れることを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。