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発明の名称 空気浄化用触媒構造体
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−263415
公開日 平成10年(1998)10月6日
出願番号 特願平9−76948
出願日 平成9年(1997)3月28日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】前田 弘 (外2名)
発明者 香川 謙吉 / 宇佐見 禎一 / 川添 政宣
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 空気中の臭気成分又は有害成分を吸着する吸着剤(22)と、該吸着剤(22)に吸着された臭気成分又は有害成分を分解する触媒(23)とを備えた空気浄化用触媒構造体であって、臭気成分又は有害成分を含む空気を上記吸着剤(22)に接触させて臭気成分又は有害成分を吸着させる吸着部(6)を備えているとともに、上記吸着部(6)の傍らに、上記吸着剤(22)を加熱し該吸着剤(22)に吸着されている臭気成分又は有害成分を上記触媒(23)によって分解させて、該吸着剤(22)を再生する再生部(8)が設けられていて、上記吸着剤(22)が担持されてなるエンドレスの吸着剤ベルト(11)を備え、上記吸着剤ベルト(11)が、上記再生部(8)に配置されたプーリ(12)と、上記吸着部(6)に配置されたプーリ(13)又は該吸着部(6)を挾んで上記再生部(8)の反対側に配置されたプーリ(13)とに巻き掛けられて、上記吸着部(6)と再生部(8)との間を移動するように設けられていることを特徴とする空気浄化用触媒構造体。
【請求項2】 請求項1に記載されている空気浄化用触媒構造体において、上記再生部(8)に配置されたプーリ(12)に、上記吸着剤ベルト(11)の吸着剤(22)を再生のために加熱する発熱体(21)が設けられていることを特徴とする空気浄化用触媒構造体。
【請求項3】 請求項1に記載されている空気浄化用触媒構造体において、上記再生部(8)が、上記プーリ(12)を囲む壁(14)を備え、該壁(14)の内壁面に上記吸着剤ベルト(11)の吸着剤(22)を再生のために加熱する発熱体(21)が設けられていることを特徴とする空気浄化用触媒構造体。
【請求項4】 請求項1に記載されている空気浄化用触媒構造体において、上記再生部(8)に配置されたプーリ(12)の表面に上記触媒(23)が担持されていることを特徴とする空気浄化用触媒構造体。
【請求項5】 請求項1に記載されている空気浄化用触媒構造体において、上記吸着剤ベルト(11)に上記吸着剤(22)と共に上記触媒(23)が担持されていることを特徴とする空気浄化用触媒構造体。
【請求項6】 請求項1に記載されている空気浄化用触媒構造体において、上記再生部(8)が、上記プーリ(12)を囲む壁(14)を備え、該壁(14)の内壁面に上記触媒(23)が担持されていることを特徴とする空気浄化用触媒構造体。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気中の臭気成分又は有害成分を捕捉して分解除去する空気浄化用触媒構造体に関する。
【0002】
【従来の技術】空気中の臭気成分又は有害成分を除去するために、該臭気成分又は有害成分を吸着する吸着剤と、該吸着剤から脱離する臭気成分又は有害成分を分解する触媒と、吸着剤及び触媒を加熱する発熱体とを組み合わせてなる触媒構造体を空気浄化装置、冷蔵庫、エアコンディショナー等に組み込む、という技術は一般に知られている。この場合、吸着剤は、発熱体による加熱によって臭気成分又は有害成分を脱離することによって再生されることになる。
【0003】例えば特開平5−146683号公報には、基材の表面に、吸着剤として働くゼオライト及び活性アルミナを担体として、これに触媒として働く白金族金属を担持させてなる触媒層を形成し、基材の背面側に発熱体を配置してなる空気浄化用触媒構造体が記載されている。これは、室内の臭気成分をゼオライト及び活性アルミナによって吸着し、吸着能力の限界近くになったときに触媒層を加熱することによって臭気成分を酸化分解することにより、これを再生するというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の空気浄化用触媒構造体は、吸着剤と触媒とからなる吸着・触媒体が臭気成分を吸着させる場所におかれたまま状態で発熱体によって加熱されるから、例えば冷房している室内など温度がコントロールされている空間での使用には適さない。すなわち、冷房している中で吸着・触媒体を加熱することになるから、その加熱効率が悪く、温度を速やかに上昇させることができないとともに、冷房と加熱とを同時に行なうことになるからエネルギーのロスが大きくなる。一方、上記エネルギーロスを少なくするために、吸着・触媒体の表面積を小さくすると、必要な脱臭能力を確保することができなくなる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、このような課題に対して、吸着剤によって空気中の臭気成分又は有害成分を吸着させる吸着部と、該吸着剤を加熱によって再生する再生部とを分離し、且つ該吸着剤を吸着部と再生部との間で移動させるようにすれば、吸着剤の吸着面積を大きくしても、上記加熱効率の向上及びエネルギーロスの低減を図ることができることを見出だして、本発明を完成したものである。
【0006】すなわち、この出願の発明は、空気中の臭気成分又は有害成分を吸着する吸着剤(22)と、該吸着剤(22)に吸着された臭気成分又は有害成分を分解する触媒(23)とを備えた空気浄化用触媒構造体であって、臭気成分又は有害成分を含む空気を上記吸着剤(22)に接触させて臭気成分又は有害成分を吸着させる吸着部(6)を備えているとともに、上記吸着部(6)の傍らに、上記吸着剤(22)を加熱し該吸着剤(22)に吸着されている臭気成分又は有害成分を上記触媒(23)によって分解させて、該吸着剤(22)を再生する再生部(8)が設けられていて、上記吸着剤(22)が担持されてなるエンドレスの吸着剤ベルト(11)を備え、上記吸着剤ベルト(11)が、上記再生部(8)に配置されたプーリ(12)と、上記吸着部(6)に配置されたプーリ(13)又は該吸着部(6)を挾んで上記再生部(8)の反対側に配置されたプーリ(13)とに巻き掛けられて、上記吸着部(6)と再生部(8)との間を移動するように設けられていることを特徴とする。
【0007】なお、臭気成分としては、例えばアンモニア、アセトアルデヒド、トリメチルアミン、メチルメルカプタン、硫化水素等があり、有害成分としては、CO、NOx(窒素酸化物)、SOx(硫黄酸化物)等ある。また、この明細書において、「臭気成分又は有害成分」とは、そのいずれか一方の1種類のみを対象とする場合、そのいずれか一方の複数種類を対象とする場合、並びに臭気成分及び有害物質の双方を対象とする場合を含む。すなわち、ここでいう「又は」は少なくとも一方を対象とする、という意味である。
【0008】この発明の場合、上記吸着ベルト(11)の吸着部(6)に存する部分の吸着剤(22)によって空気中の臭気成分又は有害成分を吸着し、再生部(8)に存する部分の吸着剤(22)はこれを加熱して再生させることができる。すなわち、再生部(8)が吸着部(6)とは別の場所に設けられているから、吸着ベルト(11)を吸着部(6)で加熱する必要がなく、再生時に吸着部(6)が加熱されることを避けることができ、例えば冷房している場合でもエネルギーのロスが少なくなる。また、このように吸着ベルト(11)を吸着部(6)で加熱する必要がないから、該吸着ベルト(11)の吸着部(6)に存する吸着剤部分の表面積を大きくすることができる。
【0009】また、上記吸着ベルト(11)を間欠的に走行させることによって、吸着部(6)で吸着が飽和した(臭気成分又は有害成分の吸着量が所定量以上になってその吸着能力が低下した)ベルト部分を再生部(8)に順次送って再生に供する一方、再生部(8)から再生済のベルト部分を吸着部(6)に順次送って臭気成分又は有害成分の吸着に供することができる。また、吸着ベルト(11)が、吸着部(6)と再生部(8)とにわたって延びているから、該吸着部(6)での臭気成分又は有害成分の吸着と再生部(8)での再生とを同時に実行することができる。
【0010】上記触媒(23)については、吸着剤(22)とは別に担体を設けて該担体に触媒成分を担持させることによって構成することができる。その場合、吸着剤(22)と触媒(23)とは、例えば吸着剤ベルト(11)上に層状に設け、あるいは吸着剤ベルト(11)上で相近接して設け、あるいは吸着剤ベルト(11)上に混合して設け、あるいは触媒(23)を吸着剤ベルト(11)とは別体にして再生部(8)に設けるなど種々の態様で設けることができる。あるいは、吸着剤(22)を担体としてこれに触媒成分を担持させて構成することもできる。
【0011】吸着剤(22)を再生するときの加熱は、一般には該吸着剤(22)から臭気成分又は有害成分を脱離させることに働き、また、触媒(23)を活性化させて臭気成分又は有害成分の分解を促進することに働くが、吸着剤(22)と触媒(23)とを混合して用いる場合や、吸着剤(22)を担体としてこれに触媒成分を担持した場合においては、吸着剤(22)上において触媒による臭気成分又は有害成分の分解が進行する。
【0012】吸着剤(22)としては、例えば、ゼオライトやシリカゲル、活性アルミナ等を用いることができ、触媒(23)としては、例えば、活性アルミナ、セリア、ジルコニア、チタニア、シリカ、酸化亜鉛、酸化ランタン、酸化プラセオジム、ゼオライト等から選ばれた1種以上の担体に、Ag、Cu、Pd、Pt、Mn、Ni等から選ばれた1種以上を担持させることによって構成することができる。
【0013】上記吸着剤ベルト(11)に関しては、これを網状にするなどして通気性をもたせることが好適である。このようにすれば、空気が吸着剤ベルト(11)を通過しながら該空気中の臭気成分又は有害成分が吸着剤(22)に吸着されることになる。もちろん、吸着剤ベルト(11)を非通気性としてその周囲を空気が流れるようにしてもよい。
【0014】また、上記吸着剤ベルト(11)には、上記吸着剤(22)と共に上記触媒(23)を担持することができる。このようにすれば、吸着剤(22)から脱離する臭気成分又は有害成分を触媒(23)によって速やかに且つ効率良く分解するうえで有利になる。その場合、例えば、吸着剤(22)の層を吸着剤ベルト(11)の中心部(ベルト厚みの中央位置のこと。以下、同じ。)に配置しその両側に触媒(23)の層を配置した三層構造にすれば良い。
【0015】上記再生部(8)については、プーリ(12)を囲む壁(14)を設け、該壁(14)の内壁面に上記吸着剤(22)を再生のために加熱する発熱体(21)を設けるようにすることができる。このようにすれば、外部への熱の逃げを少なくしながら、吸着剤(22)を効率良く加熱することができる。
【0016】また、上述の如き壁(14)を備えた再生部(8)においては、該壁(14)の内壁面に上記触媒(23)を担持することができる。このようにすれば、吸着剤(22)から脱離した臭気成分又は有害成分が再生部(8)から洩れることを避けながら、該臭気成分又は有害成分の分解を行なうことができる。
【0017】また、上記再生部(8)のプーリ(12)に上記吸着剤(22)を再生のために加熱する発熱体(21)を設けるようにすることができる。このようにすれば、吸着剤ベルト(11)の吸着剤(22)を効率良く加熱することができる。その場合、上記プーリ(12)の表面に発熱体(21)を設け、その上から上記吸着剤ベルト(11)を巻き掛けるようにすれば、吸着剤(22)の加熱効率が良くなる。
【0018】また、上記プーリ(12)に上記触媒(23)を担持することもできる。これによって、吸着剤ベルト(11)の吸着剤(22)から脱離する臭気成分又は有害成分を効率良く分解することができる。この場合も、上記プーリ(12)の表面に触媒(23)を設け、その上から上記吸着剤ベルト(11)を巻き掛けるようにすれば良い。
【0019】もちろん、上記プーリ(12)に発熱体(21)と触媒(23)とを設けることができ、その場合は、例えば、プーリ(12)の表面に発熱体(21)を設け、その上に触媒(23)を設けるようにすれば良い。
【0020】
【発明の効果】従って、この出願の発明によれば、空気中の臭気成分又は有害成分を吸着剤(22)に吸着させる吸着部(6)と、該吸着剤(22)を再生する再生部(8)とを別の場所に設け、上記吸着剤(22)を有する吸着剤ベルト(11)を、上記再生部(8)に配置したプーリ(12)と吸着部(6)の側に配置したプーリとに巻き掛けて再生部(8)と吸着部(6)との間で走行移動させるようにしたから、吸着剤(22)の再生時に吸着部(6)を加熱してしまうことを避けることができ、加熱効率の向上及び熱エネルギーロスの低減を図ることができ、しかも吸着ベルト(11)の吸着部(6)に存する部位の吸着面積を大きくして、吸着能力を高めることが容易になる。
【0021】
【発明の実施の形態】
<実施形態1>本形態は図1乃至図3に示されており、1は空気清浄機であり、これは、室内空気を取り入れ臭気成分又は有害成分を吸着除去し清浄にした状態で吹き出す空気流路(2)を備えている。空気流路(2)の空気取入口(3)は空気清浄機(1)の側面に開口し、空気吹出口(4)は空気清浄機の反対側の側面に開口している。空気流路(2)には、その上流側からプレフィルタ(前置きフィルタ)(5)、吸着部(6)、送風ファン(7)が順に設けられている。また、吸着部(6)に隣接して空気流路(2)の傍らに再生部(8)が設けられている。
【0022】上記プレフィルタ(5)は、室内空気の浮遊物質を除去するためのものであり、目の細かい網、不織布等によって形成されている。
【0023】吸着部(6)は、吸着剤によって空気中の臭気成分又は有害成分を吸着除去する部位であって、そのために吸着剤を担持させたエンドレスの吸着剤ベルト(11)が設けられている。再生部(8)は、臭気成分又は有害成分が吸着した吸着ベルト(11)を再生するとともに、臭気成分又は有害成分を触媒によって分解する部位である。
【0024】吸着剤ベルト(11)は、再生部(8)に設けられたプーリ(12)と、吸着部(6)を挾んで再生部(8)の反対側に配置された駆動プーリ(13)とに巻き掛けられている。この両プーリ(12),(13)はその軸芯が空気流路(2)の空気流れ方向と直交している。従って、吸着ベルト(11)は、上記吸着部(6)の上流側部分と下流側部分とを二重に横切って配設されており、上記プーリ(12),(13)の回転によって吸着部(6)と再生部(8)との間を走行移動することになる。再生部(8)のプーリ(12)は駆動プーリ(13)よりも大径に形成されている。
【0025】上記吸着剤ベルト(11)の断面構造は、図2に示されており、この例では吸着剤ベルト(11)の中心部に吸着剤層(22)が配置され、その両側に触媒層(23),(23)が配置された三層構造に形成されている。吸着剤層(22)は、網その他の通気性を有する可撓性のベルト基材に吸着剤を担持させたものであり、該吸着剤層(22)に触媒が担持されて触媒層(23)が形成されており、吸着剤ベルト(11)の全体としてもその一方の面から他方の面に空気を通す通気性を有する。
【0026】再生部(8)は、上記プーリ(12)を囲む壁(14)によって外部から仕切られている。この再生部(8)のプーリ(12)の表面には図3に示すように発熱体(電気ヒータ)(21)が設けられている。
【0027】従って、上記送風ファン7を駆動すると、室内空気は、上記空気流路(2)の空気取入口(3)から吸い込まれ、浮遊成分がプレフィルタ(5)によって除去されて吸着部(6)に達する。そこで、空気中の臭気成分又は有害成分が吸着剤ベルト(11)の吸着剤層(22)に吸着除去されて、空気吹出口(4)から清浄になった空気が再び室内に吹き出されることになる。この場合、空気中の臭気成分又は有害成分は、吸着ベルト(11)の吸着部(6)の上流側に配置された部分で吸着されるとともに、該部分を通過した場合でも、吸着ベルト(11)の吸着部(6)の下流側に配置された部分で吸着され、高い浄化率を期待することができる。
【0028】上記吸着剤ベルト(11)の吸着部(6)の上流側に存する部分の吸着剤層(22)が飽和したら、上記プーリ(12),(13)を回転させて該部分の吸着剤層(22)を再生部(8)に移動させるとともに、吸着部(6)の下流側に存する部分を上流側に移動させればよい。この場合は、吸着ベルト(11)の再生部(8)に存する再生されている部分が吸着部(6)の下流側に移動することになる。もちろん、吸着ベルト(11)の吸着部(6)の上流側及び下流側に存する部分をすべて再生部(8)に移動させて、該再生部(8)に存する再生部分を吸着部(6)の上流側及び下流側に移動させるようにしてもよい。
【0029】再生部(8)では、プーリ(12)の発熱体(21)に通電してこれを発熱させ、それによって吸着剤ベルト(11)の吸着が飽和した吸着剤層(22)を加熱して臭気成分又は有害成分の脱離させることになる。このとき、吸着ベルト(11)の触媒層(23)も同時に加熱されて活性の発現が促進されるから、吸着剤層(22)から脱離する臭気成分又は有害成分は該触媒層(23)によって速やかに分解される。このため、臭気成分又は有害成分が再び室内に洩れることが防止される。吸着部(6)での臭気成分又は有害成分の吸着と、再生部での吸着ベルト(11)の再生とは同時進行的に行なうようにすることができる。
【0030】上記吸着剤層(22)は発熱体(21)によって内側から加熱されるから昇温し易く、また、再生部(8)は壁(14)に囲まれているから、該再生部(8)からの熱の逃げが少なく、上記吸着剤層(22)の加熱昇温に有利になっているとともに、吸着部(6)を加熱することを避けることができ、ひいては室温が上昇することを避けることができる。
【0031】なお、図1に鎖線で示すように、プーリ(13)の側にも再生部(8)を形成することができる。このようにすれば、プーリ(12)の側とプーリ(13)の側の双方で吸着ベルト(11)の再生を行なうことができるため、吸着ベルト(11)を間欠的に走行させて吸着を連続的に行なううえで有利になる。その場合、プーリ(12)とプーリ(13)とは同径にする方が良い。
【0032】<実施形態2>本形態については図4に要部のみを示す。すなわち、この形態ではプーリ(12)の表面に全面にわたって発熱体(21)が設けられ、該発熱体(21)にこれを覆うように触媒が担持されて触媒層(23)が形成されている。従って、吸着ベルト(11)の吸着剤層(22)はプーリ(12)の触媒層(23)と共に、該プーリ(12)の発熱体(21)によって加熱されることになる。この形態の場合は、吸着剤ベルト(11)には触媒層(23)を設ける必要がなく、通気性を有するベルト状基材に吸着剤を担持させたものにすることができる。
【0033】<実施形態3>本形態については図5に要部のみを示す。すなわち、この形態では再生部(8)の壁(14)の内壁面に発熱体(21)が設けられている。従って、吸着ベルト(11)の吸着剤層(22)は再生部(8)においてプーリ(12)に巻き掛けられた状態で該再生部(8)の内壁面の発熱体(21)によって加熱されることになる。よって、プーリ(12)には発熱体を設ける必要がない。
【0034】<実施形態4>本形態については図6に要部のみを示す。すなわち、この形態では再生部(8)の壁(14)の内壁面に発熱体(21)が設けられ、該発熱体(21)にこれを覆うように触媒が担持されて触媒層(23)が形成されている。従って、触媒層(23)がその内側から発熱体(21)によって加熱され、該触媒層(23)を介して放散される熱によって吸着ベルト(11)の吸着剤層(22)が加熱されることになるから、該吸着剤層(22)から臭気成分又は有害成分が脱離するときには、触媒層(23)を既に活性温度に達した状態にしておくことが容易となり、吸着剤層(22)を脱離した臭気成分又は有害成分を触媒層(23)によって確実に分解させるうえで有利になる。この形態の場合も、吸着剤ベルト(11)には触媒を設ける必要がなく、通気性を有するベルト状基材に吸着剤を担持させたものにすることができる。
【0035】<実施形態5>本形態については図7及び図8に示されている。先の各実施形態では吸着剤ベルト(11)が2つのプーリに巻き掛けられているが、この形態では、3つのプーリ(12),(24),(25)に巻き掛けられて、室内空気を空気清浄機(1)の相対する両側面から吸い込む両側吸込方式を採用している。
【0036】すなわち、この形態の空気流路(2)では、空気清浄機(1)の向合う側面に空気取入口(3),(3)が開口しているとともに、この両側面とは直角に配置された他の側面に空気吹出口(4)が開口し、また両空気取入口(3),(3)間の中央には仕切り板(26)が配置されており、各空気取入口(3),(3)より取り込まれた室内空気が1つの空気吹出口(4)から吹き出すようになっている。
【0037】各空気取入口(3)にはプレフィルタ(5)が設けられ、送風ファン(7)は空気吹出口(4)の近傍に配置されている。また、上記空気流れの合流部の上方位置に再生部(8)が設けられており、該再生部(8)は壁(14)によって囲まれているとともに、該合流部に向かって開口している。
【0038】プーリ(12)は再生部(8)に配置され、他のプーリ(24),(25)は上記合流部を挾んで再生部(8)の反対側に配置され且つ一方の空気取入口(3)に寄った側と他方の空気取入口(3)に寄った側とに離れて配置されている。そうして、このように三角形状に配置された3つのプーリ(12),(24),(25)に吸着剤ベルト(11)が巻き掛けられている。再生部(12)のプーリ(12)に駆動モータ(27)の出力軸が結合されている。
【0039】この形態の場合は、吸着ベルト(11)の一方の空気取入口(3)の側に存する部分、及び他方の空気取入口(3)の側に存する部分の各々で流入空気の臭気成分又は有害成分が吸着されることになり、当該部位の各々が吸着部(6)になっている。よって、この形態では空気取入口(3)が2つ設けられ、吸着部(6)が2箇所に形成されているから、比較的多量の空気を浄化処理することに適する。上記モータ(27)を作動させることによって、吸着剤ベルト(11)を吸着部(6)と再生部(8)との間で走行移動させることができる。
【0040】また、この形態では、吸着ベルト(11)に触媒を設け、再生部(8)のプーリ(12)に発熱体を設けることによって、実施形態1と同様の作用効果が得られ、また、実施形態2〜4の各々に倣ってプーリ(12)あるいは再生部(8)の壁(14)を構成するによって、それらの実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0041】なお、上記各実施形態は、いずれも室内空気を浄化するための空気清浄機に関するものであるが、エアコンデショナー(例えば、クーラー)に本発明に係る空気浄化用触媒構造体を組み込んで、室内空気の脱臭を行なうことができ、また、化学工場等で発生するガス状の有害成分を吸着・分解することにも本発明は利用することができる。




 

 


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