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Gegenstand dieser Erfindung ist die Verwendung eines getragenen Katalysators in einem
Kühlschrank, der ein katalytisches Material aufweist, getragen auf einem Träger, der im
Wesentlichen spezifische Komponenten schlecht riechender, schädlicher oder anderer
übel riechender Gase, die entfernt oder abgebaut werden sollen, nicht adsorbiert,
wodurch die Emission unangenehmer Gerüche und anderer unerwünschter Phänomene
aufgrund genannter spezieller Komponenten verhindert wird. Gegenstand der Erfindung
ist weiter ein Kühlschrank mit darin eingebauter Direktkühlung.
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Im Hinblick auf die Reinigung schlecht riechender und schädlicher Gase durch
Entfernung verschiedener Substanzen daraus (auf die hierin nachstehend kollektiv als
"Geruchskomponenten" verwiesen wird), die sich zum Beispiel aus Schwefeloxiden
(SOx), Stickstoffverbindungen, wie zum Beispiel Stickstoffoxiden (NOx), Ammoniak
und Aminen, Alkoholen, Aldehyden, organischen Säuren, wie zum Beispiel Essigsäure
und Schwefelverbindungen, wie zum Beispiel Schwefelwasserstoff, Merkaptan,
Dimethylsulfid und Dimethyldisulfid in atmosphärischer Luft zusammensetzen, wurden
bisher viele Techniken und Verfahren entwickelt, die sich auf die Verwendung von
Adsorptionsmitteln, wie zum Beispiel porösen Keramikmaterialien, wie zum Beispiel
aktiviertem Alumino- und Kieselsäuregel, Zeolithen, Aktivkohle und dergleichen
verlassen.
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Konventionelle desodorierende Filter wurden hergestellt, wobei die desodorierenden
Katalysatoren auf porösen Keramik- oder Zeolith-Trägern getragen werden, die zur
Adsorption von Geruchskomponenten in der Lage sind. Die Fähigkeit derartiger Filter ist
nicht auf den Abbau der Geruchskomponenten in den unangenehmen Gasen von
Interesse mittels des desodorierenden Katalysators beschränkt.
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Aufgrund der großen Porenvolumina in dem Träger können die Geruchskomponenten
und die sich aus der katalytischen Desodorierung ergebenden Reaktionsprodukte
wirksam darauf adsorbiert oder darin gespeichert werden, um hierdurch die
Geruchskomponenten zu vermindern. Die Geruchskomponenten und die
Reaktionsprodukte, die darauf adsorbiert oder darin gespeichert wurden, reagieren jedoch
so empfindlich auf Veränderungen der Umweltfaktoren, wie zum Beispiel Temperatur
und Feuchtigkeit, dass sie dazu neigen, von dem desodorierenden Filter zu desorbieren,
wodurch sie einen unangenehmen Geruch abgeben.
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Aluminium-Wabenstrukturen weisen gute klimatische Eigenschaften und hohe
Dauerhaftigkeit auf, und ihre Wände können sehr dünn hergestellt werden; folglich wird
der Druckabfall, der sich in der Struktur entwickelt, ausreichend reduziert, um sie zum
Gebrauch als Katalysatorträger bei hochvolumigen Verarbeitungsvorgängen geeignet zu
machen.
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Nach der Ungeprüften Japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 21736/1989
und 87235/1990 ebenso wie den Japanischen Patentveröffentlichungen 303518/1990 und
303523/1990 können Aluminiumfolien-Wabenstrukturen, in denen die Zelltrennwände in
dem Filter dünn genug hergestellt werden, um den Druckabfall über den Filter hinweg zu
reduzieren, auf Ozon abbauende Katalysatoren aufgebracht werden. Keines dieser
Patente lehrt oder schlägt jedoch die Anwendbarkeit der Strukturen auf desodorierende
Katalysatoren auf Grundlage der Tatsache vor, dass Aluminiumfolien im Wesentlichen
nicht dazu in der Lage sind, Geruchskomponenten zu absorbieren.
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Japanische Patentveröffentlichung Nr. 84441/1993 beschreibt einen desodorierenden
Katalysator, der sich aus Fe&sub2;O&sub3; und mindestens einem Oxid zusammensetzt, ausgewählt
aus MnO&sub2;, NiO, CuO, Co&sub3;O&sub4;, CO&sub2;, PtO oder PdO getragen von Waben, Platten, Sieben
oder granularem Oxid mit einer spezifischen Oberfläche von 20-1000 m²/g.
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Das Britische Patent 804490-A beschreibt einen Kühlschrank mit einem katalytischen
Mittel, das - wenn erhitzt - eine Reaktion katalysiert, in der riechende Gase in einem
Kaltlagerungsraum in weniger riechende Gase umgewandelt werden.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen neuen getragenen
Katalysator zur Verwendung in einem Kühlschrank vorzusehen.
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Erfindungsgemäß ist eine Verwendung eines getragenen Katalysators vorgesehen, der ein
desodorierendes katalytisches Material aufweist, getragen auf einem Träger, welcher
Träger eine Form aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Wabe, einer
Wellung, einer Platte, einer Folie oder einem Sieb besteht und dem die Fähigkeit
mangelt, zu entfernende oder abzubauende Geruchskomponenten, in einem Kühlschrank
mit Direktkühlung in dem Bereich des Kühlungsteils davon zu adsorbieren, um
Geruchskomponenten daraus zu entfernen oder abzubauen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Kühlschrank mit Direktkühlung, der
mit genanntem getragenem Katalysator aufgebaut ist.
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Ein Vorteil, der anhand der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann, ist der
Gebrauch eines Katalysators in einem Kühlschrank, der angesichts der
Umweltveränderungen nicht selbst irgendwelche unangenehmen Gerüche abgibt.
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Ein Vorteil, der anhand der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann, ist der
Gebrauch eines Katalysators in einem Kühlschrank, der angesichts der
Umweltveränderungen bezüglich Temperatur und Feuchtigkeit nicht selbst irgendwelche
unangenehmen Gerüche abgibt.
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Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Menge der
getragenen Hopkalitmenge und der Intensität des schlechten Geruchs (in einer
Geruchsprüfung) zeigt;
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Fig. 2 zeigt einen Träger für Katalysator I, der aus einer gewellten Aluminiumfolie
hergestellt wurde;
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Fig. 3 zeigt einen Träger für Katalysator J, der aus einem glatt gewobenen Sieb aus
Edelstahl (SUS-304) hergestellt wurde;
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Fig. 4 zeigt sowohl in einer Perspektiv- als auch einer Schnittansicht den in Prüfung 5
verwendeten Kühlschrank mit Direktkühlung;
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Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die die Temperaturverteilung in dem Kühlfach
des Kühlschranks mit Direktkühlung ebenso wie die Zeitprofile von Temperaturen an
verschiedenen Positionen in dem Kühlfach zeigt;
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Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die zeigt, wie die Leistung eines Katalysators in
desodorierendem Methylmercaptan durch die Position seiner Platzierung in dem
Kühlschrank mit Direktkühlung beeinflusst wurde;
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Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, die zeigt, wie die Leistung von Katalysatoren in
desodorierendem Merkaptan durch ihre Querschnittsfläche beeinflusst wurde;
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Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, die zeigt, wie die Leistung von Katalysatoren in
desodorierendem Methylmercaptan durch ihre Geometrie beeinflusst wurde;
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Fig. 9 ist eine graphische Darstellung, die zeigt, wie die Leistung von Katalysatoren in
desodorierendem Methylmercaptan durch die Anzahl der Zellen beeinflusst wurde;
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Fig. 10 ist eine graphische Darstellung, die zeigt, wie die Leistung eines Katalysators in
einem desodorierenden Methylmercaptan durch das Verfahren seiner Platzierung in dem
Kühlschrank mit Direktkühlung beeinflusst wurde und
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Fig. 11 zeigt zwei Platzierungsverfahren für den desodorierenden Katalysator in dem
Kühlschrank mit Direktkühlung.
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Das Unterlagen- oder Trägermaterial für den getragenen Katalysator nach dem ersten
Aspekt der Erfindung ist nicht auf einen speziellen Typ insoweit beschränkt, als ihm im
Wesentlichen die Fähigkeit mangelt, zu entfernende oder abzubauende spezifische
Geruchskomponenten zu adsorbieren. Bevorzugte Beispiele schließen Folgendes ein:
nicht adsorptive Keramikmaterialien, wie zum Beispiel α-Aluminiumoxid, Cordierit und
Mullit, Metalle, besonders Edelstahl, der korrosionsbeständig ist, ebenso wie mit
elementarem Aluminium und einer Aluminiumschicht überzogene Metalle, die leicht und
einfach zu handhaben sind. Der Träger des Katalysators der Erfindung ist in verschiedene
Formen geformt, ausgewählt aus einer Wabe, einer Wellung, einer Platte, einer Folie und
einem Sieb; diese Formen können in geometrische Formen verarbeitet werden, welche
für verschiedene Zwecke geeignet sind. Um den Druckabfall, dem er ausgesetzt ist, zu
reduzieren, wird der Träger bevorzugt in eine Wabenstruktur geformt, und ein besonders
bevorzugter Träger ist eine aus einer Aluminiumfolie hergestellte Wabenstruktur. Dieser
Trägertyp kann anhand eines bekannten Verfahrens zum Herstellen eines Laminats für
eine Wabenstruktur wie in Japanischer Patentveröffentlichung Nr. 338065/1963
beschrieben hergestellt werden. Die Verwendung von Metallfolien ist für den Zweck zur
Reduktion des Druckverlustes sehr vorteilhaft, und sie können zu unvergleichlich
niedrigen Kosten verarbeitet und hergestellt werden. Die Dicke von Metallfolien kann
unter jedweden Werten aus dem Bereich von 10-200 um ausgewählt werden. Ein
besonders bevorzugter Bereich ist 10-50 um, wobei der Bereich 10-30 um am meisten
bevorzugt ist.
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Das in dem getragenen Katalysator nach dem ersten Aspekt der Erfindung verwendete
katalytische Material ist nicht auf irgendeinen bestimmten Typ insoweit beschränkt, als
es zum Abbau oder Entfernen einer spezifischen Komponente, wie zum Beispiel
Geruchskomponenten, die abgebaut oder entfernt werden sollen, in der Lage ist. Wenn
das katalytische Material zum Desodorieren oder Ozonabbau verwendet werden soll,
können Elemente in der Platingruppe, wie zum Beispiel Platin, Palladium, Osmium,
Iridium und Rhodium, Elemente in der Eisengruppe, wie zum Beispiel Eisen, Kobalt und
Nickel, Elemente in Gruppe I, wie zum Beispiel Kupfer und Silber, Elemente in Gruppe
VII, wie zum Beispiel Mangan und Seltenerdmetalle, wie zum Beispiel Cer und Lanthan
als katalytische Materialien, entweder unabhängig oder in angemessenen Kombinationen
in entweder einer Elementar-, Oxid- oder Komplexform verwendet werden. Hopkalit, bei
dem es sich um einen Komplex aus Mangan und Kupfer handelt, kann als ein
bevorzugtes desodorierendes katalytisches Material verwendet werden.
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Das katalytische Material wird im Allgemeinen auf einem Träger in einer Menge von
0,1-50 Gramm pro Liter, bevorzugt 0,5-30 Gramm pro Liter getragen. Gesetzt den
Fall, dass der getragene Katalysator als ein Desodorierer verwendet werden soll, könnte
er, wenn das katalytische Material in einer Menge von weniger als 0,1 Gramm pro Liter
getragen wird, nicht dazu in der Lage sein, die gewünschte desodorierende Leistung zu
erbringen. Wenn mehr als 50 Gramm pro Liter des katalytischen Materials getragen
werden, adsorbiert das getragene katalytische Material die zu entfernenden oder
abzubauenden Geruchskomponenten selbst, und der desodorierende Filter gibt einen
unangenehmen Geruch ab.
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Das katalytische Material kann durch jedwede konventionelle Methode getragen werden,
wie zum Beispiel durch das Aufschlämmungsverfahren unter Verwendung anorganischer
Bindemittel, wie zum Beispiel von Kieselsäure- und Aluminosolen oder organischer
Bindemittel, wie zum Beispiel natürlicher Harze (wie zum Beispiel Stärke, Kasein oder
Gelatine) und verschiedener wasserlöslicher synthetischer Harze, einschließlich
Cellulose, wasserlöslicher Polyamide und quartärer Ammoniumsalze. Ein besonders
bevorzugtes Bindemittel ist eine Acryl-Urethanharzbeschichtung auf Wasserbasis, weil
sie einen glänzenden und dicken Film ergibt und hohe Härte, hohe
Chemikalienbeständigkeit, gute Durchbiegung (Biegeeigenschaften) und hohe
Wasserbeständigkeit aufweist.
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Wenn ein anorganisches Bindemittel verwendet werden soll, so liegt das
Gewichtsverhältnis des Bindemittels zu dem katalytischen Material im Allgemeinen bei
1 : 5 bis 1 : 20, bevorzugt 1 : 6 bis 1 : 12; wenn ein organisches Bindemittel verwendet
werden soll, liegt das Gewichtsverhältnis des Bindemittels zu dem katalytischen Material
bei 1 : 5 bis 1 : 40, bevorzugt 1 : 7 bis 1 : 20, wenn das Bindemittel, ob anorganisch oder
organisch, in einer unangemessen kleinen Menge verwendet wird, wird die notwendige
Tragfestigkeit nicht erreicht, und das katalytische Material wird sich ohne weiteres von
dem Träger trennen, ein Defekt, der im Allgemeinen als "Abblättern" oder "Ablösung"
bezeichnet wird. Wenn das Bindemittel in einer übermäßig großen Menge verwendet
wird, wird das katalytische Material von dem Bindemittel überdeckt und ist nicht dazu in
der Lage, die beabsichtigte katalytische Aktivität zu erbringen.
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Erfindungsgemäß kann der getragene Katalysator, der ein auf einem Träger getragenes
katalytisches Material aufweist, dem es im Wesentlichen an der Fähigkeit mangelt, zu
entfernende oder abzubauende Komponenten zu adsorbieren, in einem Kühlschrank mit
Direktkühlung in Positionen in der Nähe des Kühlungsteils davon platziert werden. Nach
dem Ein- und Ausschalten des Kühlungsteiles ändert sich die Temperatur in dem
Kühlfach zyklisch, und es tritt gemäß der Innenluft natürliche Konvektion auf, um eine
effektive Entfernung der Geruchskomponenten aus dem Kühlfach zu erreichen. Dies ist
nur durch den getragenen Katalysator nach dem ersten Aspekt der Erfindung möglich,
der angesichts der Umweltveränderungen, wie zum Beispiel Temperaturänderungen oder
selbst in einem feuchten Milieu, mit geringerer Wahrscheinlichkeit unangenehme
Geruchskomponenten abgibt.
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Die folgenden Arbeits- und Vergleichsbeispiele ebenso wie die Prüfungen sind zum
Zweck der weiteren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, sie
dürfen jedoch keinesfalls als einschränkend angesehen werden.
Beispiel 1
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Ionen ausgetauschtes Wasser (1824 g) wurde mit 220 g einer Urethanharzbeschichtung
auf Wasserbasis (auf Wasser basierendes Urethan MOKUBU CLEAR, der Handelsname
von Washin Kagaku Kogyo K. K.) gemischt. Danach wurden 100 g Hopkalit (N-840, der
Handelsname von Nissan Girdler Catalyst Co. Ltd; enthält 20,5 Gew.-% CuO,
54,4 Gew.-% MIIO und 2,6 Gew.-% K) zugefügt, und das Gemisch wurde zur
Herstellung einer Aufschlämmungslösung gerührt. Die Aufschlämmungslösung wurde
dann über einen Aluminiumfolien-Wabenträger (Produkt von Oji Kenzai Kogyo K. K.;
54,25 Zellen/cm² (350 Zellen/in²); 35,5 mm · 69 mm · 10 mm) gesprüht, der durch
Expandieren eines Laminats aus 15 um dicken Aluminiumfolien gefertigt wurde. Die
überschüssige Aufschlämmungslösung wurde mit Hilfe eines Luftstrahls weggeblasen,
und der Zusammenbau wurde 1 Stunde lang bei einer Temperatur von 150ºC getrocknet,
um auf Aluminiumfolienwabe getragenen Katalysator A mit 26,4 g Hopkalit und 2,6 g
Urethanharz getragen pro Liter des Katalysators herzustellen.
Beispiel 2
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Ionen ausgetauschtes Wasser (778 g) wurde mit einem Aluminosol (ALUMINA SOL,
der Handelsname von Nissan Chemical Industries Ltd.) gemischt. Danach wurden 1000 g
Hopkalit (N-840, der Handelsname von Nissan Girdler Catalyst Co., Ltd., enthält
20,5 Gew.-% CuO, 54,4 Gew.-% MnO und 2,6 Gew.-% K) zugefügt, und das Gemisch
wurde zur Herstellung einer Aufschlämmungslösung gerührt. Die
Aufschlämmungslösung wurde über einen Aluminiumfolien-Wabenträger (Produkt von
Oji Kenzai Kogyo K. K.; 54,25 Zellen/cm² (350 Zellen/in²); 35,5 mm · 69 mm · 10 mm)
gesprüht, der wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt wurde. Die überschüssige
Aufschlämmungslösung wurde mit Hilfe eines Luftstrahls weggeblasen und der
Zusammenbau wurde 1 Stunde lang bei einer Temperatur von 150ºC getrocknet, um auf
Aluminiumfolienwabe getragenen Katalysator B mit 27,3 g Hopkalit und 2,7 g
Aluminiumoxid getragen pro Liter des Katalysators herzustellen.
Beispiel 3
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Die gleiche Aufschlämmungslösung, wie in Beispiel 2 hergestellt, wurde über einen
Cordierit-Wabenträger (Produkt von NGK INSULATORS, LTD.; 62 Zellen/cm²
(400 Zellen/in²); 35,5 mm · 69 mm · 10 mm) gesprüht, und die überschüssige
Aufschlämmungslösung wurde mit einem Luftstrahl weggeblasen. Danach wurde der
Zusammenbau 1 Stunde bei einer Temperatur von 150ºC getrocknet, um auf
Cordierit-Wabe getragenen Katalysator C mit 28,5 g Hopkalit und 2,8 g Aluminiumoxid
getragen pro Liter des Katalysators herzustellen.
Vergleichsbeispiel 1
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Ionen ausgetauschtes Wasser (614 g) wurde mit einem Aluminosol (ALUMINA SOL
200, dem Handelsnamen von Nissan Chemical Industries, Ltd.) gemischt. Danach
wurden 700 g Hopkalit (N-840, der Handelsname von Nissan Girdler Catalyst Co. Ltd.;
enthält 20,5 Gew.-% CuO, 54,4 Gew.-% MnO und 2,6 Gew.-% K) und 249 g eines
Zeoliths des Pentacil-Typs (PURASHIVE-420, der Handelsname von UOP: Verhältnis
von Kieselsäure : Aluminiumoxid ≥ 400) zugefügt, und das Gemisch wurde zur
Herstellung einer Aufschlämmungslösung gerührt. Die Aufschlämmungslösung wurde
über den HONEYCLE-Träger (Produkt von NICHIAS CORP; 54,25 Zellen/cm²
(350 Zellen/in²); (35,5 mm · 69 mm · 10 mm BET-Oberfläche = 120 m²/g) gesprüht, bei
der es sich um eine Wabenstruktur handelte, die durch mit einem Kieselsäuregel
zusammengebundenen Laminatfolien aus Keramikfasern gefertigt wurde. Die
überschüssige Aufschlämmungslösung wurde mit einem Luftstrahl weggeblasen, und
danach wurde der Zusammenbau 1 Stunde bei einer Temperatur von 150ºC getrocknet,
um auf HONEYCLE getragenen Katalysator X mit 2,49 g Hopkalit und 10,7 g Zeolith
und 4,0 g Aluminiumoxid getragen pro Liter des Katalysators herzustellen.
Prüfung 1
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Proben des getragenen Katalysators wurden jeweils auf eine Größe von
35,5 mm · 69 · 10 mm zugeschnitten und in einem Kühlschrank zum Gebrauch in einem
durchschnittlichen Haushalt installiert, der aus einem Ehemann, einer Ehefrau und zwei
Kindern bestand. Nach einem Monat wurde jeder Probenfilter aus dem Kühlschrank
genommen und für die Dauer von einer Stunde in einem 16 l fassenden geschlossenen
Glasbehälter gelassen, der auf eine Temperatur von 26ºC und eine Feuchtigkeit von 95%
eingestellt wurde. Danach wurde die Intensität des Geruchs in dem Glasbehälter anhand
einer Geruchsprüfung nach einer der die folgenden 6 Punkte umfassenden Skala
gemessen, wobei 0 = kein Geruch. 1 = kaum wahrnehmbar (Nachweisschwellenwert), 2
= wahrnehmbar (Erkennungsschwellenwert), 3 = distinkt, 4 = stark, 5 = sehr stark und 6
= penetrant war. Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 1 unten hervor. Ethylalkohol war das
am reichlichsten vorhandene der Probengase, das in der Geruchsprüfung mittels eines
FPD-Gaschromatographie-Analysators nachgewiesen wurde.
Tabelle 1
Probenfilter Score
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Auf Aluminiumfolienwabe getragener
Katalysator A von Beispiel 1 1
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Auf Aluminiumfolienwabe getragener
Katalysator B von Beispiel 2 1
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Auf Cordieritwabe getragener
Katalysator C von Beispiel 3 1
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In Beispielen 1 und 2 verwendeter
Aluminiumfolien-Wabenträger 0
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In Beispiel 3 verwendeter Cordierit-
Träger 0
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Auf HONEYCLE getragener Katalysator
von Vergleichsbeispiel 1 3,5
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Im Vergleichsbeispiel verwendetes
HONEYCLE 3
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Wie aus Tabelle 1 deutlich hervorgeht, gaben der konventionelle poröse
HONEYCLE-Träger und der Katalysator, der ein desodorierendes katalytisches Material
aufweist, das auf diesem porösen HONEYCLE-Träger getragen wird, die beide
verschiedenen schlechten Gerüchen in dem Kühlschrank ausgesetzt wurden,
unangenehme Gerüche in einem sehr feuchten Milieu ab. Im Gegensatz dazu war es
unwahrscheinlicher, dass der in Beispielen 1 und 2 verwendete
Aluminiumfolien-Wabenträger, die Katalysatoren A und B, die ein auf diesem Träger
getragenes desodorierendes katalytisches Material aufwiesen ebenso wie der in Beispiel 3
verwendete Cordierit-Wabenträger und der Katalysator C, der das gleiche auf diesem
Wabenträger getragene desodorierende katalytische Material aufwies, unangenehme
Gerüche angesichts einer Temperaturänderung in einem sehr feuchten Milieu abgeben.
Dies verleiht der Tatsache Unterstützung, dass die getragenen Katalysatoren der
Erfindung, die ein auf dem Aluminiumfolien-Wabenträger und dem
Cordierit-Wabenträger getragenes desodorierendes katalytisches Material aufweisen,
beide die Geruchskomponenten nicht adsorbieren und unwahrscheinlicher unangenehme
Gerüche angesichts von Umweltveränderungen abgeben.
Prüfung 2
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Jeweils zu einer Größe von 35,5 mm · 69 mm · 10 mm zugeschnittene getragene
Katalysatorproben wurden in einen 161 fassenden geschlossenen Glasbehälter gebracht,
der auf eine Temperatur von 5ºC und eine Feuchtigkeit von 50 % angeglichen wurde.
Der Glasbehälter wurde mit spezifizierten Mengen von drei Geruchskomponenten, das
heißt Ethylacetat, Ethylalkohol und Toluen injiziert. Die Adsorptionsisothermen der drei
Katalysatorproben wurden für jede Geruchskomponente gemessen, und die gesättigte
Adsorption (mg) von einer Einheit von jeweils jeder Katalysatorprobe wurde für jede
Geruchskomponente bei einer Gleichgewichtskonzentration von 100 ppm bestimmt. Die
Ergebnisse gehen aus Tabelle 2 unten hervor.
Tabelle 2
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Wie aus Tabelle 2 deutlich hervorgeht, adsorbierten sowohl der in Vergleichsbeispiel 1
verwendete
konventionelle poröse HONEYCLE-Träger als auch der Katalysator X, die
ein desodorierendes katalytisches Material getragen auf diesem porösen Träger
aufweisen, große Mengen Ethylacetat, Ethylalkohol und Toluen. Im Gegensatz dazu
adsorbierten der in Beispiel 1 verwendete Aluminiumfolien-Wabenträger, der in Beispiel
3 verwendete Cordierit-Wabenträger ebenso wie der Katalysator A, der das auf dem
Aluminiumfolien-Wabenträger getragene desodorierende katalytische Material aufweist
und der Katalysator C, der das gleiche desodorierende katalytische Material getragen auf
dem Cordierit-Wabenträger aufweist, nur ca. ein Zehntel dieser Geruchskomponenten.
Dies verleiht der Tatsache Unterstützung, dass die getragenen Katalysatoren der
Erfindung Geruchskomponenten im Wesentlichen nicht adsorbierten.
Prüfung 3
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Jeweils auf eine Größe von 35,5 mm · 69 mm · 10 mm zugeschnittene getragene
Katalysatorproben wurden in einen 161 fassenden Glasbehälter gebracht, der seinerseits
mit 200 ul 99,5%igem Ethylalkohol injiziert wurde. Der Glasbehälter wurde 2 Stunden
in einem Kühlschrank gelassen, der auf eine Feuchtigkeit von 50% und eine Temperatur
von 5ºC eingestellt wurde. Danach wurden die Katalysatorproben aus dem Glasbehälter
genommen und in einen 1001 fassenden geschlossenen Glasbehälter überführt, der auf
Raumtemperatur und 95% Feuchtigkeit eingestellt wurde. Nach 5 Minuten wurde die
Konzentration (ppm) von Ethylalkohol in dem 1001 fassenden Glasbehälter mit einem
FID-Gaschromatographie-Analysator gemessen. Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 3
unten hervor.
Tabelle 3
Träger oder getragener Katalysator Ethylalkohol (ppm)
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Auf Aluminiumfolienwabe getragener
Katalysator A von Beispiel 1 22
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Auf Aluminiumfolienwabe getragener
Katalysator B von Beispiel 2 28
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Auf Cordieritwabe getragener Katalysator C von
Beispiel 3 35
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In Beispielen 1 und 2 verwendeter
Aluminiumfolien-Wabenträger ≤1
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In Beispielen 3 verwendeter
Cordierit-Wabenträger 3
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Auf HONEYCLE getragener Katalysator X von
Vergleichsbeispiel 1 215
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5 In Vergleichsbeispiel 1 verwendeter
HONEYCLE-Träger 150
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Wie aus Tabelle 3 deutlich hervorgeht, wurde Ethylalkohol, der einen repräsentativen
kausativen Faktor der schlechten Gerüche in Kühlschränken darstellt, in einem feuchten
Milieu in großen Mengen aus dem in Vergleichsbeispiel 1 verwendeten konventionellen
HONEYCLE-Träger abgegeben, der Geruchskomponenten adsorbierte, ebenso wie aus
dem Katalysator X, der auf dem HONEYCLE-Träger getragene desodorierende
katalytische Materialien aufwies. Im Gegensatz dazu adsorbierten der
Aluminiumfolien-Wabenträger und der Cordierit-Wabenträger, die erfindungsgemäß als
Träger spezifiziert wurden, ebenso wie die Katalysatoren A und B von Beispielen 1 bzw.
2, die ein auf dem Aluminiumfolien-Wabenträger getragenes desodorierendes
katalytisches Material aufwiesen, im Wesentlichen keine Geruchskomponenten, und der
Katalysator C, der das gleiche auf dem Cordierit-Wabenträger getragene desodorierende
katalytische Material aufwies, gab Ethylalkohol in Mengen von nicht mehr als einem
Siebentel der von den porösen Vergleichsproben abgegebenen Konzentrationen ab. Dies
ist ein Nachweis für die Tatsache, dass die erfindungsgemäß getragenen Katalysatoren,
die ein auf Trägern getragenes desodorierendes katalytisches Material aufweisen, die im
Wesentlichen Geruchskomponenten nicht adsorbieren, unwahrscheinlicher unangenehme
Gerüche angesichts von Umweltveränderungen abgeben.
Prüfung 4
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Jeweils in eine zylindrische Form von 21 mm im Durchmesser und 10 mm Dicke
zugeschnittene getragene Katalysatorproben wurden in einen Reaktor des Durchflusstyps
gebracht, durch den ein Probengas, das 100 ppm Methylmercaptan enthielt, und eine
Umgebungstemperatur und Feuchtigkeit aufwies, bei einer Flussrate von 90 000 Litern
pro Stunde geleitet wurde. Dreißig Minuten nach Beginn der Passage des Probengases
wurde die Konzentration von Methylmercaptan sowohl am Eingang als auch am
Ausgang des Reaktors mit Hilfe eines FPD-Gaschromatographie-Analysators gemessen,
und die prozentuale Entfernung von Methylmercaptan wurde nach 30 min berechnet. Die
Ergebnisse gehen aus Tabelle 4 unten hervor.
Tabelle 4
Getragener Katalysator Entfernung von Methylmercaptan %
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Auf Aluminiumfolienwabe getragener
Katalysator A von Beispiel 1 92
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Auf Aluminiumfolienwabe getragener
Katalysator B von Beispiel 2 95
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Auf Cordieritwabe getragener Katalysator C
von Beispiel 3 96
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Auf HONEYCLE getragener Katalysator X
von Vergleichsbeispiel 1 95
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Wie aus Tabelle 4 deutlich hervorgeht, waren der Katalysator A und B von Beispielen 1
und 2 der Erfindung, die ein auf dem Aluminiumträger getragenes desodorierendes
katalytisches Material aufwiesen, das im Wesentlichen Geruchskomponenten nicht
adsorbierte, ebenso wie der Katalysator C von Beispiel 3, der das gleiche auf dem
Cordierit-Wabenträger getragene desodorierende katalytische Material aufwies, das auch
im Wesentlichen aus nicht adsorptiven Geruchskomponenten bestand, nicht weniger
wirksam bei der Entfernung von Methylmercaptan (eine aus Lebensmitteln abgegebene
repräsentative schlecht riechende Substanz, besonders Proteine) als der Katalysator X
von Vergleichsbeispiel 1 war, der ein desodorierendes katalytisches Material aufwies,
getragen auf dem konventionellen porösen Träger, der Geruchskomponenten adsorbiert.
Dies erbringt den Nachweis für die Tatsache, dass obwohl die getragenen Katalysatoren
der Erfindung ein desodorierendes katalytisches Material aufweisen, getragen auf
Trägern, die im Wesentlichen Geruchskomponenten nicht adsorbieren, die Wirkung des
desodorierenden katalytischen Materials ausreichend ist, um eine zufriedenstellende
Leistung beim Entfernen von Methylmercaptan zu gewährleisten.
Beispiel 4
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Drei Proben von auf Aluminiumfolienwabe getragenem Katalysator wurden wie in
Beispiel 1 hergestellt, außer dass die zu tragende Hopkalit-Menge durch Einstellen der
Sprühfrequenz der Aufschlämmungslösung variiert wurde. Diese Proben wurden einer
Geruchsprüfung nach dem in Prüfung 1 beschriebenen Verfahren unterzogen. Die
Ergebnisse gehen aus Fig. 1 hervor, von der entnommen werden kann, dass die Abgabe
eines unangenehmen Geruches wahrnehmbar wurde, wenn mehr als 50 g Hopkalit pro
Liter des desodorierenden Filters getragen wurden.
Beispiel 5
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Auf Aluminiumfolienwabe getragener Katalysator D mit 0,73 g Hopkalit und 0,07 g
Urethanharz getragen pro Katalysator auf einem Aluminiumfolien-Wabenträger, wurde
wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass der Wabenträger eine unterschiedliche Anzahl
von Zellen aufwies (77,5 Zellen/cm² (500 Zellen/in²).
Beispiel 6
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Auf Aluminiumfolienwabe getragene Katalysatoren E, F und G mit unterschiedlichen
Hopkalit-Mengen (0,65 g, 0,73 g und 0,78 g) und einem Urethanharz (0,06 g, 0,07 g und
0,08 g) getragen pro Katalysator auf Aluminiumfolien-Wabenträgern, wurden wie in
Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Träger, die jeweils 71 mm · 69 mm · 10 mm
messen, 54,25, 77,5 und 116,25 Zellen/cm² (350, 500 und 750 Zellen/in²) aufwiesen.
Beispiel 7
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Eine 0,3 mm dicke Aluminiumplatte einer Größe von 71 mm · 69 mm wurde
vorgesehen. Außerdem war eine 0,05 mm dicke Aluminiumfolie wie in Fig. 2 gezeigt
gewellt. Die Aluminiumplatte wurde mit der gleichen Aufschlämmungslösung, wie in
Beispiel 1 verwendet, bürstengestrichen und bei einer Temperatur von 150ºC getrocknet,
um getragenen Katalysator H mit 0,15 g Hopkalit und 0,01 g eines Urethanharzes
getragen pro Katalysator auf der Aluminiumplatte herzustellen. In einem getrennten
Schritt wurde die gewellte Aluminiumfolie mit der gleichen Aufschlämmung, wie in
Beispiel 1 verwendet, bürstengestrichen und bei einer Temperatur von 150ºC getrocknet,
um auf gewellter Aluminiumfolie getragenen Katalysator I mit 0,25 g Hopkalit und
0,03 g eines Urethanharzes getragen pro Katalysator auf der korrigierten Aluminiumfolie
herzustellen.
Beispiel 8
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Ein glattes Wellensieb aus Edelstahl (SUS-304) von 31 Mesh/cm² (20 Mesh/in²) (siehe
Fig. 3); Drahtdurchmesser, 0,5 mm; Sieböffnung, 0,77 mm) wurde in die gleiche wie in
Beispiel 1 verwendete Aufschlämmungslösung eingetaucht. Das Sieb wurde
zurückgewonnen und die überschüssige Aufschlämmungslösung wurde mit einem
Luftstrahl weggeblasen. Der Zusammenbau wurde dann bei einer Temperatur von 150ºC
getrocknet, um einen auf einem Edelstahlsieb getragenen Katalysator J mit 0,16 g
Hopkalit und 0,02 g eines Urethanharzes getragen pro Katalysators auf dem Edelstahlsieb
herzustellen.
Prüfuni 5
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Messung von zeitabhängiegen Veränderungen in der Temperaturverteilung in einem
Kühlschrank mit Direktkühlung:
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Ein Kühlschrank mit Direktkühlung des wie in Fig. 4 gezeigten Typs wurde verwendet.
Er wies ein Kühlungsteil auf, das in der Wand vorgesehen war, die sich am weitesten von
der Tür auf der Vorderseite entfernt befand, und das Innere des Kühlfachs wurde durch
die innere natürliche Luftkonvektion gekühlt. Ein Thermopaar wurde in den folgenden
vier Positionen zur Messung der Temperaturen in diesen Positionen wie folgt platziert: A
an der am weitesten entfernten Wand des Kühlfachs, wo das Kühlungsmittel vorgesehen
war; B an einer Seitenwand; C an der oberen Wand und D, das sich im Zentrum des
Kühlfaches befand. Die Temperatur in dem Kühlfach wurde durch die Temperatur in
Position D dargestellt. Die Zeitprofile der entsprechenden Temperaturen werden
graphisch in Fig. 5 gezeigt. Der geprüfte Kühlschrank war nicht mit einem Ventilator
ausgerüstet, um die Innenluft forciert zu bewegen, und die Kühlung des Inneren des
Kühlschranks wurde lediglich durch natürliche Konvektion unter normalen
Betriebsbedingungen gekühlt.
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Wie aus Fig. 5 deutlich hervorgeht, variierte die Temperatur der am weitesten
entfernten Wand (in Position A), wo der Kühlungsteil des Kühlfachs vorgesehen war,
zyklisch zwischen 5 und 25ºC in Intervallen von 40 Minuten. Andererseits waren die
Temperaturen in Positionen B (an einer Seitenwand), C (an der oberen Wand) und D (im
Zentrum) im Wesentlichen konstant. Folglich erfuhr die am weitesten entfernte Wand
des Kühlschranks, wo sein Kühlungsteil vorgesehen war, die größte
Temperaturänderung, und man kann durchaus annehmen, dass die stärkste Konvektion
in der Nähe der am weitesten entfernten Wand des Kühlschrankes stattfindet.
Prüfung 6
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Verschiedene Probenkatalysatoren wurden in einem Kühlschrank mit Direktkühlung, der
eine Innenkapazität von 150 Litern aufweist, in spezifizierte Positionen (siehe Fig. 4)
platziert. Nach Schließen der Tür auf der Vorderseite wurden 1,8 ml 100%iges
Methylmercaptan in das Kühlfach injiziert, und von der Innenluft wurden in Abständen
von 20 Minuten Proben gewonnen. Die Konzentration von Methylmercaptan wurde mit
dem FPD-Gaschromatographie-Analysator gemessen, und die Ergebnisse werden in
Fig. 6-10 gezeigt. Wie in Prüfung 5 wurde kein Ventilator zum forcierten Bewegen
der Luft in dem Kühlfach verwendet, aber sein Inneres wurde durch natürliche
Konvektion unter normalen Bedingungen gekühlt.
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Fig. 6 zeigt graphisch den Effekt der Position der Katalysator-Platzierung durch
Auftragen der Zeitprofile der Methylmercaptan-Konzentration für den Fall, wo der auf
Aluminiumfolienwabe getragene Katalysator E von Beispiel 6 in Position A (an der am
weitesten entfernten Wand des Kühlfaches), B (an der Seitenwand), C (an der oberen
Wand) und D (in das Zentrum) gebracht wurde.
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Wie aus Fig. 6 deutlich hervorgeht, war die Entfernung von Methylmercaptan am
wirksamsten, wenn der desodorierende Katalysator in Position A an die am weitesten
entfernte Wand des Kühlfachs gebracht wurde. Dies steht im Einklang mit der Annahme
von Prüfung 6, das heißt, dass die stärkste Konvektion in der Nähe der am weitesten
entfernten Wand des Kühlfachs auftritt, wo der Kühlungsteil vorgesehen war, wodurch
der wirksamste Kontakt zwischen dem desodorierenden Katalysator und der Innenluft
gewährleistet wurde. Dies verleiht der Tatsache Unterstützung, dass die höchste
desodorierende Wirkung durch Positionieren eines desodorierenden Katalysators in die
Nähe des Kühlungsteiles eines Kühlschranks mit Direktkühlung erreicht wird.
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Fig. 7 zeigt, wie die Effizienz eines desodorierenden Katalysators durch seine
Querschnittsfläche beeinflusst wird. Der Effekt wird graphisch durch die Zeitprofile der
Methylmercaptan-Konzentration für den Fall gezeigt, wenn der auf
Aluminiumfolienwabe getragene Katalysator D von Beispiel 5 (35,5 mm · 69 mm
· 10 mm) und der auf Aluminiumfolienwabe getragene Katalysator F (71 mm ·
69 mm · 5 mm) an der am weitesten entfernten Wand des Kühlschrankes in Position A
gebracht wurde. Die beiden Katalysatoren waren bezüglich der Anzahl der Zellen und
Kapazität gleich, unterschieden sich jedoch in der Querschnittsfläche.
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Wie aus Fig. 7 deutlich hervorgeht, konnte der Katalysator F mit einer größeren
Querschnittsfläche als der Katalysator D mit der gleichen Kapazität und Zellenzahl eine
effizientere Entfernung von Methylmercaptan erzielen. Dies verleiht der Tatsache
Unterstützung, dass die Effizienz eines desodorierenden Katalysators mit der von einem
Luftstrom überquerten zunehmenden Fläche zunimmt.
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Aus Fig. 8 geht hervor, wie die Effizienz eines desodorierenden Katalysators durch
seine Geometrie beeinflusst wird. Die Wirkung wird graphisch durch die Zeitprofile der
Methylmercaptan-Konzentration für den Fall gezeigt, wenn der auf Aluminiumplatten
getragene Katalysator H, der auf gewellten Aluminiumfolien getragene Katalysator I
(wobei beide wie in Beispiel 7 gefertigt wurden) und der auf einem Edelstahlsieb
getragene Katalysator J von Beispiel 8 in Position A an der am weistesten entfernten
Wand des Kühlschrankes platziert wurden. Die drei Katalysatoren waren in der
Querschnittsfläche gleich, unterscheiden sich jedoch in der Geometrie.
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Wie aus Fig. 8 deutlich hervorgeht, wurde die effizienteste Entfernung von
Methylmercaptan durch den Katalysator J mit einem Gittermuster zum Vorsehen einer
vergrößerten geometrischen Oberfläche erreicht. Es sollte jedoch zur Kenntnis
genommen werden, dass der Katalysator I, der auf der gewellten Aluminiumfolie
getragen wird und der Katalysator H, der auf der Aluminiumplatte getragen wird, dem
Katalysator J nicht weitgehend unterlegen waren, sondern eine zufriedenstellende
Entfernung von Methylmercaptan erzielten. Dies verleiht der Tatsache Unterstützung,
dass die drei geprüften desodorierenden Katalysator-Typen, die unterschiedliche
geometrische Formen aufweisen, genauso wirksam wie die auf Wabenträgern getragenen
Katalysatoren sind.
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Aus Fig. 9 geht hervor, wie die Effizienz eines desodorierenden Katalysators H durch
die Anzahl der bei ihm vorhandenen Zellen beeinflusst wird. Die Wirkung wird
graphisch durch die Zeitprofile der Methylmercaptan-Konzentration für den Fall gezeigt,
wenn die auf Aluminiumfolienwabe getragenen Katalysatoren E, F und G von Beispiel 5,
die 350, 500 bzw. 750 Zellen pro Quadratinch aufwiesen, in Position A an der am
weitesten entfernten Wand des Kühlfachs platziert wurden.
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Wie aus Fig. 9 deutlich hervorgeht, wurde die Effizienz der Entfernung von
Methylmercaptan durch Zunahme der Anzahl von Zellen in einem Katalysator verbessert.
Dies verleiht der Tatsache Unterstützung, dass die Effizienz eines desodorierenden
katalytischen Materials, getragen auf einem Träger, der eine Wabenstruktur aufweist,
durch die zunehmende Anzahl von Zellen, die es hat, verbessert werden kann.
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Aus Fig. 10 geht hervor, wie die Effizienz eines desodorierenden Katalysators durch die
Methode seiner Platzierung beeinflusst wird. Der Effekt wird graphisch durch die
Zeitprofile der Methylmercaptan-Konzentration für die folgenden beiden Fälle gezeigt:
Ein Fall, in dem der auf Aluminiumfolienwabe getragene Katalysator D von Beispiel 5
(77,5 Zellen.cm²; 35,5 mm · 69 mm · 10 mm) in einer vertikalen Richtung entlang einer
Ebene 5 mm entfernt von der sich am weitesten entfernt befindenden Wand des
Kühlfachs platziert wurde (siehe Fig. 11a); und der andere, in dem der gleiche
Katalysator in Position A an der am weitesten entfernten Wand des Kühlfaches auf eine
Weise platziert wurde, damit er horizontal von der Wand auf der Innenseite des
Kühlfachs vorstand (siehe Fig. 11b).
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Wie aus Fig. 10 deutlich hervorgeht, konnte die Effizienz des desodorierenden
Katalysators verbessert werden, indem er horizontal von der am weitesten entfernten
Wand des Kühlfaches vorstehend platziert wurde, um auf diese Weise einen effizienteren
Kontakt mit der Innenluft zu erzielen. Dies sieht einen Nachweis der Tatsache vor, dass
die Effizienz eines desodorierenden Katalysators durch sein Platzieren in eine Position
verbessert werden kann, in der er die natürliche Luftkonvektion in dem Kühlfach
überquert (das heißt er steht horizontal auf der Innenseite des Kühlfachs wie in Fig.
11b gezeigt vor).
Anwendbarkeit in der Industrie
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine neue Verwendung in einem Kühlschrank
mit Direktkühlung von einem desodorierenden Filter, der angesichts von
Umweltveränderungen, mit weniger großer Wahrscheinlichkeit unangenehme Gerüche
aufgrund der übel riechenden Komponenten abgibt, die an den Filter adsorbiert oder in
dem Filter als solches gespeichert werden, und der dennoch eine vergleichbare
desodorierende Leistung im Vergleich mit den vorhandenen desodorierenden Filtern
aufweist.
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Die Effizienz des desodorierenden Katalysators kann durch seinen Einbau in einen
Kühlschrank mit Direktkühlung in Bereichen in der Nähe des Kühlungsteiles verbessert
werden, der als die treibende Kraft zum Herbeiführen natürlicher Konvektion der Luft in
dem Kühlfach dient.