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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10−277399
公開日 平成10年(1998)10月20日
出願番号 特願平9−86635
出願日 平成9年(1997)4月4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】 空気中の臭気成分または有害成分を吸着する吸着剤(9)と、該吸着剤(9)に吸着された臭気成分または有害成分を分解する触媒(12)と、該吸着剤(9)及び触媒(12)を加熱するヒータ(11)とを備えた空気浄化用触媒構造体であって、内部に上記触媒(12)とヒータ(11)とが設けられ且つ表裏両面が吸着剤(9)によって覆われてなる板状に形成され、空気が表裏に通り抜ける通気性を有することを特徴とする空気浄化用触媒構造体。
【請求項2】 空気中の臭気成分または有害成分を吸着する吸着剤(9)と、該吸着剤(9)に吸着された臭気成分または有害成分を分解する触媒(12)と、該吸着剤(9)及び触媒(12)を加熱するヒータ(11)とを備えた空気浄化用触媒構造体であって、上記吸着剤(9)の層を間においてその両側のいずれにも上記触媒(12)及びヒータ(11)が配置され且つ表裏両面が断熱材層(13)に覆われてなる板状に形成され、空気が表裏に通り抜ける通気性を有す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又は請求項2に記載されている空気浄化用触媒構造体において、上記触媒(12)が、線材を同一平面上で曲げ加工して又は網状に編んで平たく形成された基材に担持されて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】 空気中の臭気成分または有害成分を吸着する吸着剤(9)と、該吸着剤(9)に吸着された臭気成分または有害成分を分解する触媒と、該吸着剤(9)及び触媒を加熱するヒータとを備えた空気浄化用触媒構造体であって、上記ヒータが、電熱線を同一平面上で曲げ加工して又は網状に編んで平たく形成されたものであり、該ヒータの電熱線に上記触媒が担持されて触媒ヒータ(8)が形成されており、内部に上記触媒ヒータ(8)が配置され且つ表裏両面が上記吸着剤(9)によって覆われてなる板状に形成され、空気が表裏に通り抜ける通気性を有することを特徴とする空気浄化用触媒構造体。
【請求項5】 空気中の臭気成分または有害成分を吸着する吸着剤(9)と、該吸着剤(9)に吸着された臭気成分または有害成分を分解する触媒と、該吸着剤(9)及び触媒を加熱するヒータとを備えた空気浄化用触媒構造体であって、上記ヒータが、電熱線を同一平面上で曲げ加工して又は網状に編んで平たく形成されたものであり、該ヒータの電熱線に上記触媒が担持されて触媒ヒータ(8)が形成されており、上記吸着剤(9)の層を間においてその両側に上記触媒ヒータ(8)が配置され且つ表裏両面が断熱材層(13)によって覆われてなる板状に形成され、空気が表裏に通り抜ける通気性を有す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、空気中の臭気成分また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】空気中の臭気成分または有害成分を除去するために、該臭気成分また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また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ヒータ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、ヒータによる加熱によって臭気成分または有害成分を脱離させることによって再生することになる。
【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、基材の背面側にヒータ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・触媒体をヒータによって外側から加熱するから、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、ヒータの熱が冷房している室内に発散するため、吸着・触媒体の温度上昇に利用される熱の割合(熱利用効率)が低く、温度を速やかに上昇させることができないとともに、エネルギーのロスが大きく不経済であった。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、ヒータを例えばサンドイッチ型構造の採用によって触媒構造体の内部に組み込めば、吸着のための表面積を大きくしても、上記熱利用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、空気中の臭気成分または有害成分を吸着する吸着剤(9)と、該吸着剤(9)に吸着された臭気成分または有害成分を分解する触媒(12)と、該吸着剤(9)及び触媒(12)を加熱するヒータ(11)とを備えた空気浄化用触媒構造体であって、内部に上記触媒(12)とヒータ(11)とが設けられ且つ表裏両面が吸着剤(9)によって覆われてなる板状に形成され、空気が表裏に通り抜ける通気性を有することを特徴とする。
【0007】この発明の場合、臭気成分または有害成分を含む空気は当該触媒構造体を表裏に通過するときに表面の吸着剤(9)によって臭気成分または有害成分が吸着され、清浄な空気となる。ヒータ(11)を作動させると、その熱によって触媒(12)が加熱されるとともに、表裏の吸着剤(9)が内側から加熱される。その結果、この吸着剤(9)に吸着されていた臭気成分または有害成分が脱離し触媒(12)によって分解され、吸着剤(9)は再生されることになる。
【0008】そうして、ヒータ(11)が表裏両面の吸着剤(9)で覆われて触媒構造体に埋設された状態になっているため、ヒータ(11)の熱が外部に直接放散されることはない。すなわち、ヒータ(11)の熱は、表裏両面の吸着剤(9)を加熱した結果として、該吸着剤(9)を介して放散されることになり、吸着剤(9)及び触媒(12)の加熱に利用されずに無駄に放散される熱が少なくなる。
【0009】上記触媒(12)については、例えば金属等による線材を同一平面上でジグザグに若しくは渦巻状等に曲げ加工して又は網状に編んで平たく形成された基材に、ウォッシュコート等によって担持させて設けることができる。触媒(12)の担持については、上記基材に触媒成分(触媒金属)を直接担持させることができ、あるいは触媒成分を活性アルミナその他の母材に担持させてなるものを上記基材に担持させるようにしてもよい。また、触媒成分を母材に担持させてなる触媒(12)を水和アルミナその他のバインダによって固めて板状に形成したものや、コージェライトその他の多孔質板状基材に触媒(12)を担持させてなるものを設けることもできる。
【0010】上記触媒成分としては、例えば、Ag、Cu、Pd、Pt、Mn、Ni、Co、Zn等を採用することができ、これらのうちから選ばれた1種を又は2種以上を組み合わせて担持させるようにすればよい。上記母材としては、上記活性アルミナの他に、例えば、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、ゼオライト等であってもよく、これらのうちから選ばれた1種を又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0011】上記ヒータ(11)については、電熱線を同じく曲げ加工等によって平たく形成して触媒構造体の内部に配置することができる。
【0012】上記吸着剤(9)については、上記触媒(12)と同じく、線材による基材又はコージェライトその他の多孔質板状基材に担持させて、あるいはバインダによって固めて板状にして、あるいは繊維状の吸着剤(9)を板状に圧縮成形して、設けることができる。例えば、ゼオライトやシリカゲル、活性アルミナ、あるいは活性炭繊維等を吸着剤(9)として採用すればよい。
【0013】上記触媒構造体は、吸着剤(9)及び触媒(12)の各々を板状に形成し、これらとヒータ(11)とを重ね合わせることによって、あるいはそれらを接合することによって形成することができ、あるいは、板状触媒(12)とヒータ(11)とを重ね合わせた状態でこれに吸着剤(9)のスラリーをウォッシュコートするなどして、形成することができる。すなわち、触媒構造体は、各板状要素を単に重ね合わせたサンドイッチ構造にしても、それらを接合その他の方法によって一体化した一体構造にしてもよい。
【0014】この出願の他の発明は、空気中の臭気成分または有害成分を吸着する吸着剤(9)と、該吸着剤(9)に吸着された臭気成分または有害成分を分解する触媒(12)と、該吸着剤(9)及び触媒(12)を加熱するヒータ(11)とを備えた空気浄化用触媒構造体であって、上記吸着剤(9)の層を間においてその両側のいずれにも上記触媒(12)及びヒータ(11)が配置され且つ表裏両面が断熱材層(13)に覆われてなる板状に形成され、空気が表裏に通り抜ける通気性を有することを特徴とする。
【0015】すなわち、この発明は、吸着剤(9)層が中心に配置され、これが触媒(12)及びヒータ(11)の組によって両側から挾まれ、さらにその両外側から断熱材層(13)によって挾まれている点に特徴がある。
【0016】この触媒構造体の場合は、吸着剤(9)及び触媒(12)の働き自体は先の発明と同様であるが、吸着剤(9)を再生するときには、これがその両側からヒータ(11)によって加熱されることになり、温度が速やかに上昇することになる。このとき、ヒータ(11)に相接して配置された触媒(12)が同時に加熱される。ヒータ(11)は吸着剤(9)の層の両側に配置されているが、該ヒータ(11)はさらにその外側に配置された断熱材層(13)によって外部に露出しないように覆われているため、このヒータ(11)の熱が外部に無駄に放散されてしまうことがない。
【0017】この発明の場合も、吸着剤(9)、触媒(12)及びヒータ(11)の各々については、先の発明と同様に構成することができ、断熱材層(13)については、例えばグラスウールその他の断熱性の高い材料を板状に成形したものを用いることができる。あるいは、上記吸着剤(9)と同じものを断熱材として用いることもできる。その場合は、断熱材層(13)が空気中の臭気成分または有害成分の吸着の働きをするとともに、内部の吸着剤(9)の層を加熱するときの熱の逃げを少なくする断熱の働きをすることになる。また、触媒構造体は板材同士の重ね合わせや接合、ウォッシュコート等の手段を用して形成することができる。
【0018】この出願のさらに他の発明は、空気中の臭気成分または有害成分を吸着する吸着剤(9)と、該吸着剤(9)に吸着された臭気成分または有害成分を分解する触媒と、該吸着剤(9)及び触媒を加熱するヒータとを備えた空気浄化用触媒構造体であって、上記ヒータが、電熱線を同一平面上で曲げ加工して又は網状に編んで平たく形成されたものであり、該ヒータの電熱線に上記触媒が担持されて触媒ヒータ(8)が形成されており、内部に上記触媒ヒータ(8)が配置され且つ表裏両面が上記吸着剤(9)によって覆われてなる板状に形成され、空気が表裏に通り抜ける通気性を有することを特徴とする。
【0019】この発明の場合は、電熱線が触媒の担体になっていて、この両者が一体になっている点に特徴があり、電熱線は触媒を内部から加熱するとともに、吸着剤(9)をその内側から加熱することになる。そして、最初に説明した発明と同様に、触媒ヒータ(8)は吸着剤(9)によって表裏両面から覆われているため、該触媒ヒータ(8)の熱が外部に直接放散されることが避けられる。また、電熱線を触媒の担体に利用しているから、該触媒を担持させるための基材を別途設ける必要がない。吸着剤(9)及び触媒の働き自体は先の発明の同様である。
【0020】上記触媒ヒータ(8)については、電熱線に触媒成分を直接担持させて形成することができ、また、触媒成分を母材に担持させてなるものを電熱線に担持させるようにしてもよい。また、触媒構造体は板材同士の重ね合わせや接合、ウォッシュコート等の手段を用して形成することができる。
【0021】この出願のさらに他の発明は、空気中の臭気成分または有害成分を吸着する吸着剤(9)と、該吸着剤(9)に吸着された臭気成分または有害成分を分解する触媒と、該吸着剤(9)及び触媒を加熱するヒータとを備えた空気浄化用触媒構造体であって、上記ヒータが、電熱線を同一平面上で曲げ加工して又は網状に編んで平たく形成されたものであり、該ヒータの電熱線に上記触媒が担持されて触媒ヒータ(8)が形成されており、上記吸着剤(9)の層を間においてその両側に上記触媒ヒータ(8)が配置され且つ表裏両面が断熱材層(13)によって覆われてなる板状に形成され、空気が表裏に通り抜ける通気性を有することを特徴とする。
【0022】この発明の場合も、吸着剤(9)及び触媒の働き自体は先の発明と同様であるが、吸着剤(9)を再生するときには、これがその両側から触媒ヒータ(8)によって加熱されることになり、温度が速やかに上昇することになり、また同時に該触媒ヒータ(8)の触媒が加熱される。触媒ヒータ(8)は吸着剤(9)の層の両側に配置されているが、さらにその外側に配置された断熱材層(13)によって外部に露出しないように覆われているため、この触媒ヒータ(8)の熱が外部に無駄に放散されてしまうことがない。
【0023】上記吸着剤(9)の層、触媒ヒータ(8)及び断熱材の各々については、先の発明と同様に構成することができる。また、触媒構造体は板材同士の重ね合わせや接合、ウォッシュコート等の手段を用して形成することができる。
【0024】
【発明の効果】従って、この出願の各発明によれば、ヒータ(11)を触媒構造体の内部に配置し、その両側に吸着剤(9)又は断熱材の層を配置してこれを覆うようにしたから、吸着剤(9)を再生するときのヒータ(11)の熱の外部に逃げる量が少なくなって、吸着剤(9)及び触媒(12)の加熱に有利になるとともに、熱エネルギーのロスが少なくなり、吸着剤(9)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。
【0025】
【発明の実施の形態】
<実施形態1>本形態は図1及び図2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また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)、触媒構造体(6)、送風ファン(7)が順に設けられている。
【0026】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。
【0027】触媒構造体(6)は、図2にも示すように、触媒ヒータ(8)を間においてこれをその両側から吸着剤板(9),(9)によって挾んだサンドイッチ型のものであり、触媒ヒータ(8)及び吸着剤板(9),(9)を重ね合わせることによって形成されている。触媒ヒータ(8)は、縦横の電熱線を編んで網状に形成したヒータ本体に触媒を担持させてなるものである。ヒータ本体の電熱線同士は絶縁されている。触媒は活性アルミナ等の母材に触媒成分を担持させてなるものである。また、吸着剤板(9)は、ゼオライト等の吸着剤をバインダによって固めて板状に成形したものである。この触媒構造体(6)は空気がその表裏に通り抜けることができる通気性を有する。
【0028】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触媒構造体(6)に達する。そこで、空気中の臭気成分または有害成分が吸着剤板(9)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、空気中の臭気成分または有害成分は、吸着構造体(6)の上流側に配置された吸着剤板(9)で吸着されるとともに、該部分を通過した場合でも、下流側に配置された吸着剤板(9)で吸着され、高い浄化率を期待することができる。
【0029】上記吸着剤板(9)の吸着が飽和したら、空気流路(2)の空気取入口(3)及び空気吹出口(4)を遮断して触媒ヒータ(8)のヒータ本体に通電してこれを発熱させる。これにより、触媒ヒータ(8)の触媒が加熱されてその活性の発現が促進されるとともに、吸着剤板(9),(9)が内側から加熱されて臭気成分または有害成分を脱離する。この脱離した臭気成分または有害成分は触媒ヒータ(8)の触媒によって速やかに分解される。このため、臭気成分または有害成分が再び室内に洩れることが防止される。
【0030】上記ヒータ本体の発熱時において、触媒ヒータ(8)は吸着剤板(9),(9)によって覆われているから、該触媒ヒータ(8)の熱が触媒構造体(6)の外に逃げる量は少なく、しかも、空気流路(2)の出入り口が塞がれているから、空気清浄機(1)の外に逃げる熱量も少なく、吸着剤板(9)及び触媒が効率良く加熱されるとともに、室内温度の上昇が避けられる。
【0031】なお、上記空気流路の空気取入口(3)及び空気取出口(4)には予めシャッターを設けておいて開閉するようにしてもよい。また、触媒構造体(6)は、空気清浄機(1)から取り外して別の場所で加熱するようにしてもよい。
【0032】<実施形態2>図3に本形態の触媒構造体(6)を示す。この触媒構造体(6)は、ヒータ(11)が中心(触媒構造体の(6)の厚み方向における中心のこと)に配置され、その両側に触媒板(12),(12)が配置され、触媒板(12),(12)の各々の外側に吸着剤板(9),(9)が配置されており、且つ空気が表裏に通り抜ける通気性を有する。
【0033】上記ヒータ(11)は、縦横の電熱線を編んで網状に形成したものであり、電熱線同士は絶縁されている。上記触媒板(12)は、活性アルミナ等の母材に触媒成分を担持させてなる触媒を、網状基材に担持させてなるものである。ヒータ(11)の網形状と触媒板(12)の基材の網形状とは、互いの線材同士が相接するように同じ網形状に形成されている。吸着剤板(9)は先の実施形態のものと同じである。
【0034】本形態の場合、ヒータ(11)を通電によって発熱させると、それによって、その両側の触媒板(12),(12)が加熱され、該触媒板(12),(12)を介して吸着剤板(9),(9)が加熱されることになる。
【0035】なお、この形態ではヒータ(11)の両側に触媒板(12)を配置したが、片側のみに配置し、このヒータ(11)と触媒板(12)とをそれらの両側から吸着剤板(9),(9)によって挾むようにしてもよい。
【0036】<実施形態3>図4に本形態の触媒構造体(6)を示す。この触媒構造体(6)では、吸着剤板(9)を中心において、その両側にヒータ(11),(11)、触媒板(12),(12)及び断熱材(13),(13)が内側から順に配置されている。吸着剤板(9)、ヒータ(11)、及び触媒板(12)は、先の実施形態のものと同じである。断熱材(13)は、グラスウールを固めて板状に成形したものである。
【0037】本形態の場合、ヒータ(11),(11)を通電によって発熱させると、中心の吸着剤板(9)はその両側から加熱され、各触媒板(12)は内側から加熱されることになる。また、ヒータ(11)の熱が触媒板(12)を介して外部に逃げることが断熱材(13)によって妨げられる。よって、熱利用効率が高い。
【0038】なお、ヒータ(11)と触媒板(12)とは、ヒータ(11)を外側に配置しその内側に触媒板(12)を配置してもよい。
【0039】<実施形態4>図5に本形態の触媒構造体(6)を示す。この触媒構造体(6)は、吸着剤板(9)を中心においてその両側に触媒ヒータ(8),(8)が配置されており、さらにその両外側に断熱材(13),(13)を配置されている。吸着剤板(9)、触媒ヒータ(8)及び断熱材(13)は、先の実施形態のものと同じである。
【0040】本形態の場合、触媒ヒータ(8)を通電によって発熱させると、その触媒が加熱されるとともに、吸着剤板(9)が外側から加熱される。触媒ヒータ(9)は断熱材(13)によって外部に露出しないように覆われているため、その熱が外部に逃げることが防止される。
【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物質を吸着・分解することにも本発明は利用することができる。
【0042】また、上記触媒の基材については、網状にする他、図6に示すように金属線材を同一平面上でジグザグに折り曲げてなる基材(14)を用いることができ、また、金属線材を同一平面上で渦巻状に曲げてなる基材を用いることもできる。この点はヒータについても同様である。




 

 


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