JPH08155266A - 脱臭ヒータおよび脱臭装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度上昇が速く、温度分布が均一で、排ガス
の浄化能力の大きい脱臭ヒータを提供することを目的と
している。 【構成】 管状ヒータ１に帯状の金属薄板を螺旋状に巻
回したフィン２を設けフィン２の表面に触媒を担持し
て、排ガスと触媒との接触面積が大きく、また触媒への
熱移動が速やかで、熱衝撃・機械的強度に優れた脱臭ヒ
ータとしているものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、調理機器・厨芥処理機
などから発生する臭気成分や油煙などを浄化する脱臭ヒ
ータおよびその応用装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、調理機器・厨芥処理機などから発
生する臭いや油煙を浄化するために、排ガス経路にセラ
ミックス担体を用いたハニカム状の酸化触媒を配置し、
この酸化触媒を外部から加熱して臭気成分を酸化分解す
る方法を採用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし前記従来の方法
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る。つまり、セラミックス
担体を用いたハニカム状の酸化触媒は熱容量が大きく、
セラミックスの熱伝導率が低いことに起因するものであ
る。また形状をハニカム状としているために温度分布が
不均一になり、排ガスと触媒との接触効率が悪く、排ガ
ス浄化能力にも問題があった。

【０００４】本発明は、前記従来の方法が有している課
題を解決しようとするもので、温度上昇が速く、温度分
布が均一で、排ガスの浄化能力の大きい脱臭ヒータを提
供することを第一の目的としている。また前記第一の目
的を達成する第二〜第六の手段を提供することを、第二
〜第六の目的としている。更に、前記脱臭ヒータを装着
した脱臭装置を提供することを第七の目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第一の目的を達成するた
めの本発明の第一の手段は、管状ヒータに帯状の金属薄
板を螺旋状に巻回して形成したフィンを触媒担体とし、
前記触媒担体の表面に触媒を担持した脱臭ヒータとする
ものである。

【０００６】第二の目的を達成するための本発明の第二
の手段は、特に、螺旋状に巻回したフィンの両端のみを
管状ヒータに固定してなる脱臭ヒータとするものであ
る。

【０００７】また第三の目的を達成するための本発明の
第三の手段は、特にフィンは、金属薄板を管状ヒータを
中心にして管状ヒータに直角に当て放射状とした凹凸部
を形成しながら、螺旋状に巻回した脱臭ヒータとするも
のである。

【０００８】第四の目的を達成するための本発明の第四
の手段は、特に、フィンは、管状ヒータが構成する発熱
部の両端のどちらか一方を残した位置に配置した脱臭ヒ
ータとするものである。

【０００９】また第五の目的を達成するための第五の手
段は、特にフィンの外径を管状ヒータの外径の８倍以内
とした脱臭ヒータとするものである。

【００１０】第六の目的を達成するための本発明の第六
の手段は、特に、管状ヒータをシーズヒータとし、フィ
ンを前記シーズヒータと同一材料で構成した脱臭ヒータ
とするものである。

【００１１】更に第七の目的を達成するための第七の手
段は、前記本発明の第四の手段を構成する脱臭ヒータを
パイプ状のケースに装着し、発熱部の残っている側を排
ガスの流入口として使用する脱臭装置とするものであ
る。

【００１２】

【作用】本発明の第一の手段は、螺旋状としたフィンを
使用することによって、排ガスとの接触面積が増大しか
つ排ガスの流れが乱流となって、フィン表面に担持した
触媒への熱移動が速やかに行われ、温度の立ち上がりが
速く、排ガスの浄化能力の大きい脱臭ヒータとして作用
するものである。また、触媒担体を金属フィンで構成し
ており、熱衝撃に強く、機械的強度も優れている。

【００１３】本発明の第二の手段は、螺旋状に巻回した
フィンの両端部だけを管状ヒータに固定して中央部をフ
リーとしているため、熱による膨張収縮に対してフィン
は自由に伸縮することができ、管状ヒータには応力がか
からないものである。つまり、耐久性に優れた脱臭ヒー
タとして作用するものである。

【００１４】本発明の第三の手段は、放射状とした凹凸
部を形成することによって、幅の広い金属薄板を螺旋状
に巻回したフィンを形成でき、担持できる触媒の量の多
い、またフィンの管状ヒータに対する取付強度が高く、
更に凹凸部に排ガスが接触した場合に乱流となって流れ
るため触媒との接触効率の高い脱臭ヒータとして作用す
るものである。

【００１５】本発明の第四の手段は、管状ヒータが構成
する発熱部の一端を残した位置にフィンを設けて、前記
残した側を排ガスの流入口として使用することによっ
て、排ガスの流入口と流出口との温度差を少なくでき、
温度分布が均一となって排ガスの浄化能力の大きい脱臭
ヒータとして作用するものである。

【００１６】本発明の第五の手段は、フィンの外径を管
状ヒータの外径の８倍以内として、フィン加工が容易
で、温度分布の良い、触媒の利用効率の高い脱臭ヒータ
として作用するものである。

【００１７】本発明の第六の手段は、フィンと管状ヒー
タを構成するシーズヒータとを同一材料として、熱膨張
が同一で、急熱急冷に対する膨張収縮が同一で、機械的
歪を受けることがないものである。つまり耐久性に優れ
た、また異種金属間で起こる局部電池による隙間腐食を
防止できる脱臭ヒータとして作用するものである。

【００１８】また本発明の第七の手段は、排ガスの排出
経路中に発熱部の残っている側を排ガスの流入口として
使用するように脱臭ヒータを設けて、排ガスはフィンに
沿って螺旋状の階段を昇っていくように流れ、触媒と排
ガスとの接触面積が大きく、また、排ガスの入り口側と
出口側との温度差が小さく、排ガス浄化能力の高い脱臭
装置として作用するものである。

【００１９】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第一の実施例について図１
に基づいて説明する。１は熱を供給するための管状ヒー
タで、本実施例ではシーズヒータを用いている。シーズ
ヒータで構成した管状ヒータ１は、パイプ３と、パイプ
３内に端子棒４に結合して設けた電熱線５と、パイプ３
内に充填した絶縁粉体であるマグネシア１１とから形成
しており、端部６はガラス封口によって封止している。
またさらに、前記端部６の外側を絶縁碍子７で保護して
いるものである。なお管状ヒータ１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。

【００２０】管状ヒータ１の表面には、帯状の金属薄板
を螺旋状に巻回したフィン２を設けている。金属薄板
は、板厚が10μm〜300μmで、帯幅7mmのもののFe-Cr-Al
系耐熱鋼（ＳＵＨ２１相当品）のＢＡ焼鈍品を用いてい
る。フィン２の表面には酸化皮膜を形成した触媒担体と
してあり、この触媒担体の表面には触媒を担持してい
る。前記金属薄板の材質としては、触媒担持の観点を考
慮するすると、Ni-Cr系耐熱鋼・インコロイ８００相当
品・インコネル６００相当品・ＳＵＳ３０９・ＳＵＳ３
１０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、ＢＡ焼鈍などの
方法で軟質化処理を施す必要がある。

【００２１】次に本実施例の脱臭ヒータの製造法につい
て説明する。先ず管状ヒータ１として使用するシーズヒ
ータの寸法・容量等の仕様を決定する。本実施例ではシ
ーズヒータは、100V-400W、全長500mm、発熱長400mm、
パイプ径はφ6.6mmのものを使用している。前記寸法は
無焼鈍状態のものとしている。次に、このシーズヒータ
にフィン２を取り付ける加工を施している。フィン２
は、ピッチ5mmの間隔で、前記シーズヒータに螺旋状に
巻回して製作しているものである。この状態で、1000〜
1100℃に設定した雰囲気炉（グリーンガス雰囲気）に30
〜60分間放置してフィン２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自然冷却して、前
記酸化皮膜を触媒担体とするものである。その後管状ヒ
ータ１を構成するシーズヒータの端部６をガラス封口に
よって封止し、絶縁碍子７を取り付けて管状ヒータ１を
完成するものである。

【００２２】次に用途に応じて触媒を担持する。すなわ
ち、電気温風機等を使用して室内を暖房した空気を浄化
する場合は、γアルミナ（アルミナゾル）と20μm前後
のαアルミナ粒子を固形分として、１〜３：９〜７の割
合で混合したものをウオッシュコートとして使用するも
のである。このウォッシュコートを30μm前後の膜厚に
なるように前記触媒担体に塗布し、乾燥後、500〜600℃
で１５〜３０分焼成し、焼付けを行うものである。さら
に、有機白金酸をウオッシュコート焼付け後の触媒担体
に、白金の担持量が1g/lの割合になるように調整して塗
布し、乾燥後、500〜600℃で１５〜３０分焼成する。

【００２３】以上のようにして製造した脱臭ヒータを、
電気温風機に３個（１２００Ｗ相当）装着して、ヒータ
温度が３５０℃以上になるように制御すると、室内に充
満していたたばこの臭いは１時間後にはほとんど感じな
くなった。

【００２４】次に、エアコンや空気清浄機などのように
熱の放出を極力抑えて室内空気を浄化することを目的と
する場合の触媒の担持について述べる。この場合は、吸
着・再生を行う触媒、すなわち吸着剤（ゼオライトな
ど）と白金とが混在する触媒を触媒担体に塗布して焼き
付けるものである。このような方法で作成した脱臭ヒー
タをエアコンあるいは空気清浄機に装着し、通常は臭気
成分の吸着のみを行い、一定時間毎にヒータに通電して
臭気成分を酸化分解するようにすると、メンテナンスフ
リーで脱臭を継続することができるエアコンあるいは空
気清浄機とすることができるものである。

【００２５】なお本実施例では、フィン２の表面を酸化
して酸化皮膜を形成し、この酸化皮膜を触媒担体として
利用するようにしているが、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２の表面に直接
触媒を担持させても良いものである。

【００２６】以上のように本実施例は、螺旋状としたフ
ィン２を使用することによって、排ガスとの接触面積が
増大し、かつ排ガスの流れが乱流となって、フィン２の
表面に担持した触媒への熱移動が速やかに行われ、温度
の立ち上がりが速く、排ガスの浄化能力の大きい脱臭ヒ
ータとして作用するものである。また、触媒担体を金属
フィンで構成しており、熱衝撃に強く、機械的強度も優
れているものである。

【００２７】（実施例２）本実施例の構成は、前記実施
例と同様、図１に示しているものである。本実施例で
は、フィン２の両端部のみを管状ヒータ１に固定してい
るものである。つまり、ミラクロン管などのようなセラ
ミック管を用いたヒータの場合は、図示していない固定
金具にフィン２の両端を固定し、この固定金具をセラミ
ック管に固定するものである。またシーズヒータの場合
には、フィン２の両端部９を溶接などの方法で直接パイ
プ３に固定しているものである。なお触媒の担持につい
ては、実施例１と同様としている。

【００２８】以下本実施例の動作について説明する。使
用時には管状ヒータ１は発熱し、非使用時には管状ヒー
タ１には通電していないため、パイプ３の表面温度は使
用時と非使用時とでは1000deg以上の温度差が生ずるも
のである。このためパイプ３には膨張・収縮が生じ、フ
ィン２とは膨張率に大きな差があるものである。本実施
例ではフィン２の両端部のみをパイプ３に固定するよう
にしているため、前記パイプ３とフィン２の寸法変化を
生じた場合、フィン２はパイプ３に対して自由に伸縮す
るものである。

【００２９】つまり本実施例によれば、フィン２の両端
部のみをパイプ３に固定するようにしているため管状ヒ
ータ１に対して応力がかかることはないものである。し
たがって、管状ヒータ１の寿命を損なうことがなく、ま
たフィン２の表面に担持した触媒の剥離が生ずることも
ないものである。

【００３０】（実施例３）続いて本発明の第三の実施例
について説明する。本実施例は、フィン２の取り付け方
法に関するものである。フィン２は実施例１で説明して
いるように、帯状の金属薄板をピッチ5mmの間隔で螺旋
状に巻回して形成しているもので、金属薄板は、板厚が
10μm〜300μmで、帯幅7mmのもののFe-Cr-Al系耐熱鋼
（ＳＵＨ２１相当品）のＢＡ焼鈍品を用いている。この
金属薄板を螺旋状に巻き回す構成を実現するために、本
実施例では図２に示すような方法を用いているものであ
る。すなわち、管状ヒータ１を中心にして管状ヒータ１
にフィン２を構成する金属薄板を直角に当て、放射状と
した凹凸部１０を形成しているものである。つまり、金
属薄板の巻き始め部を溶接によって管状ヒータ１に固定
しておいて、凹凸部１０を１つ形成する都度金属薄板を
所定の角度だけ変形させ、所定の数だけ凹凸部１０を形
成したときには１ピッチ分だけ金属薄板を管状ヒータ１
の周囲に巻き付け終わっているものである。以下同様に
凹凸部１０を形成することによって、金属薄板を必要な
回数だけ螺旋状に巻き進め、巻き終わり部を再び溶接に
よって管状ヒータ１に固定しているものである。

【００３１】以上のように本実施例は、放射状とした凹
凸部１０を形成することによって、幅の広い金属薄板を
螺旋状に巻回したフィン２を形成でき、担持できる触媒
の量の多い、またフィン２の管状ヒータ１に対する取付
強度が高く、更に凹凸部１０に排ガスが接触した場合に
乱流となって流れるため触媒との接触効率の高い脱臭ヒ
ータを実現するものである。

【００３２】（実施例４）続いて本発明の第四の実施例
について説明する。図３に示しているように、本実施例
では管状ヒータ１が構成する発熱部Ｌｕの両端のどちら
か一方を残すような位置に長さＡのフィン２を設けるよ
うにしている。フィン２の表面には前記各実施例と同様
触媒を担持させているものである。また（Ｌｕ−Ａ）の
長さは、処理する排ガスの量に合わせて設定するもので
ある。

【００３３】以上の構成とすることによって、排ガスの
フィン２における流入口２ａと排出口２ｂとの温度差を
少なくすることができるものである。つまり、管状ヒー
タ１の温度分布は通常センタ部が最も高く、両端部に進
むにつれて温度が低くなる分布となっているものであ
る。またフィン２の表面に担持させている触媒が十分触
媒として作用できる温度は、高温である方が望ましいも
のである。従って通常は、排ガスの流入口側は温度が低
いため、排ガスを螺旋状のフィン２に沿って旋回流とし
て流した場合は、流入口側のフィンの温度が一層低下す
ることになるものである。この温度低下を防止するため
には、予め排ガスの温度を上げておく操作が必要となる
ものである。

【００３４】この点本実施例の構成とすれば、フィン２
の位置は中央部に、つまり管状ヒータ１の高温側に偏っ
ているものであり、流入口２ａの温度は従来よりも高く
なっているものである。従って排ガスの温度を予め上げ
るような操作は必要なく、フィン２の表面に設けている
触媒は十分触媒として作用するものである。

【００３５】以上のように本実施例によれば、管状ヒー
タ１が構成する発熱部の一端を残した位置にフィン２を
設けて、前記残した側を排ガスの流入口２ａとして使用
することによって、排ガスの流入口２ａと流出口２ｂと
の温度差を少なくでき、温度分布が均一となって排ガス
の浄化能力の大きい脱臭ヒータとして作用するものであ
る。

【００３６】（実施例５）次に本発明の第五の実施例に
ついて説明する。本実施例では、フィン２の外径を管状
ヒータ１の外径の８倍以内としているものである。

【００３７】つまり、発明者らの実験によってフィン２
の外径が管状ヒータ１の外径の８倍を越えると、フィン
２の加工が極端に困難になると共に、温度分布が悪くな
って触媒の利用効率が低下し、排ガスの浄化能力が低下
することが明らかになったものである。

【００３８】（実施例６）続いて本発明の第六の実施例
について説明する。本実施例では、管状ヒータ１をシー
ズヒータとし、フィン２の材料をシーズヒータのパイプ
材料と同一にしているものである。

【００３９】以上の構成とすることによって、本実施例
の脱臭ヒータは耐久性に優れたものとなるものである。
つまり、フィン２とヒータ１の熱膨張率が同一であるた
め、急熱急冷に対する膨張収縮がフィン２とヒータ１と
は同調するものである。従ってこのどちらもが機械的歪
を受けることがなく、フィンの変形が少なくて耐久性に
優れた脱臭ヒータを実現するものである。また、フィン
２とヒータ１とが同一材料であり、異種金属を使用して
ないため、異種金属間で起こる局部電池による隙間腐食
の発生もないものである。

【００４０】（実施例７）次に本発明の第七の実施例で
ある脱臭装置について、図４に基づいて説明する。本実
施例は、生ゴミ処理機用の脱臭装置を示している。パイ
プ状ケース１２内に前記実施例４で説明した脱臭ヒータ
２０を装着しているものである。脱臭ヒータ２０のフィ
ン２の外側とパイプ状ケース１２の内側との間には、セ
ラミックフアイバーからなるシール材１３を設けてい
る。また脱臭ヒータ２０の端部には、ヒータ固定キャッ
プ１４、ヒータ固定キャップ１５を組み込んで、排ガス
が漏れないようにシールされている。１６は排ガスの吸
入口、また１７は排ガスの排出口である。吸入口１６に
は実施例４で説明した流入口側２ａを、また排出口１７
には排出口側２ｂを配置しているものである。またパイ
プ状ケース１２には、断熱材１８を巻き回して断熱して
いる。なお排ガスは、図示してない排出口１７に接続し
た吸引ファンによって強制排気しているものである。

【００４１】以下本実施例の動作について説明する。吸
入口１６から流入した排ガスは、螺旋状としたフィン２
によって、螺旋状に上昇し、排出口１７から排出され
る。この間に、フィン２の表面に担持させた触媒が排ガ
スを浄化して、排出口１７から出るときは清浄なガスと
なっているものである。また、実施例４で説明している
ように、フィン２の配置を管状ヒータ１の高温側として
いるため、触媒の作用は活発で効率の高い脱臭装置を実
現しているものである。

【００４２】以下、この脱臭装置を使用して硫化メチル
の残存率を測定した実験結果について報告する。なお実
験に供した脱臭ヒータは、管状ヒータ１として、容量10
0V-200Wのシーズヒータを用いている。またフィン２は
見かけの体積100CC、フィン２上に担持させた触媒の担
持量は白金として１ｇ／ｌとしている。実験に使用した
排ガスは硫化メチル濃度0.01％のものを使用し、流量を
8l/minに設定しているものである。こうして、管状ヒー
タ１の表面温度を種々変化させたときの硫化メチルの残
存率を求めた。

【００４３】実験の結果、350℃で硫化メチルの残存率
は０であった。また比較例としてセラミックハニカム触
媒を使用したものを同一条件で測定した結果、600℃で
硫化メチルの残存率は2.1％であった。

【００４４】以上のように本実施例の脱臭装置は、排ガ
スの排出経路中に流入口側２ａを排ガスの流入口として
使用するように脱臭ヒータ２０を設けて、流入した排ガ
スはフィン２に沿って螺旋状の階段を昇っていくように
流れ、触媒と排ガスとの接触面積が大きく、また、排ガ
スの入り口側と出口側との温度差が小さく、排ガス浄化
能力の高い脱臭装置として作用するものである。

【００４５】

【発明の効果】本発明の第一の手段は、管状ヒータに帯
状の金属薄板を螺旋状に巻回して形成したフィンを触媒
担体とし、前記触媒担体の表面に触媒を担持した構成と
して、温度上昇が速く、温度分布が均一で、排ガスの浄
化能力の大きい脱臭ヒータを実現するものである。

【００４６】本発明の第二の手段は、特に、螺旋状に巻
回したフィンの両端のみを管状ヒータに固定した構成と
して、熱による膨張収縮に対してフィンは自由に伸縮で
き、耐久性に優れた脱臭ヒータを実現するものである。

【００４７】本発明の第三の手段は、特に、フィンは、
金属薄板を管状ヒータを中心にして管状ヒータに直角に
当て放射状とした凹凸部を形成しながら、螺旋状に巻回
した構成として、担持できる触媒の量が多く、またフィ
ンの管状ヒータに対する取付強度が高く、更に排ガスの
流れが乱流となって触媒との接触効率の高い脱臭ヒータ
を実現するものである。

【００４８】また本発明の第四の手段は、特に、フィン
は、管状ヒータが構成する発熱部の両端のどちらか一方
を残した位置に配置した構成として、残した側を排ガス
の流入口として使用することによって、排ガスの流入口
と流出口との温度差を少なくでき、温度分布が均一とな
って排ガスの浄化能力の大きい脱臭ヒータを実現するも
のである。

【００４９】本発明の第五の手段は、特にフィンの外径
を管状ヒータの外径の８倍以内とした構成として、フィ
ン加工が容易で、温度分布の良い、触媒の利用効率の高
い脱臭ヒータを実現するものである。

【００５０】本発明の第六の手段は、管状ヒータをシー
ズヒータとし、フィンを前記シーズヒータと同一材料と
した構成として、熱膨張が同一で、急熱急冷に対する膨
張収縮が同一で、機械的歪を受けることがないものであ
る。つまり耐久性に優れた、また異種金属間で起こる局
部電池による隙間腐食を防止できる脱臭ヒータを実現す
るものである。

【００５１】本発明の第七の手段は、パイプ状のケース
に本発明の第四の手段を構成する脱臭ヒータを装着し、
発熱部の残っている側を排ガスの流入口として使用する
構成として、触媒と排ガスとの接触面積が大きく、ま
た、排ガスの入り口側と出口側との温度差が小さく、排
ガス浄化能力の高い脱臭装置を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例及び第二の実施例である
脱臭ヒータの構成を示す断面図

【図２】同、第三の実施例であるフィンの形状を示す図
１のＢ−Ｂ’断面図

【図３】同、第四の実施例である脱臭ヒータのフィンの
取り付け位置を示す断面図

【図４】同、第七の実施例である脱臭装置を示す断面図

【符号の説明】

１ 管状ヒータ ２ フィン ２ａ 流入口 ２ｂ 流出口 ３ パイプ １０ 凹凸部 １２ パイプ状ケース ２０ 脱臭ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 恒雄 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 中野 幸一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管状ヒータに帯状の金属薄板を螺旋状に
   巻回して形成したフィンを触媒担体とし、前記触媒担体
   の表面に触媒を担持した脱臭ヒータ。
2. 【請求項２】 螺旋状に巻回したフィンの両端のみを管
   状ヒータに固定してなる請求項１記載の脱臭ヒータ。
3. 【請求項３】 フィンは、金属薄板を管状ヒータを中心
   にして管状ヒータに直角に当て放射状とした凹凸部を形
   成しながら、螺旋状に巻回した請求項１記載の脱臭ヒー
   タ。
4. 【請求項４】 フィンは、管状ヒータが構成する発熱部
   の両端のどちらか一方を残した位置に配置した請求項１
   記載の脱臭ヒータ。
5. 【請求項５】 フィンの外径を管状ヒータの外径の８倍
   以内とした請求項１記載の脱臭ヒータ。
6. 【請求項６】 管状ヒータをシーズヒータとし、フィン
   を前記シーズヒータと同一材料で構成した請求項１記載
   の脱臭ヒータ。
7. 【請求項７】 パイプ状のケースに請求項４に記載した
   脱臭ヒータを装着し、発熱部の残っている側を排ガスの
   流入口として使用する脱臭装置。