JP2001327585A - 脱臭体、それを用いた集塵脱臭装置、および脱臭体の使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集塵機能と脱臭機能とを融合してコンパクト
化した集塵脱臭装置はなかった。 【解決手段】 オゾンを発生する帯電器１の下流に配置
した集塵器２で集塵し、さらにその下流に配置した脱臭
体３で脱臭を行う。臭気は高い濃度長期間連続して発生
する場合は稀であるので、一時的に脱臭体３に吸着され
た臭気は、徐々に脱着し、脱臭体３に担持したマンガン
酸化物の触媒作用により、連続的に送られるオゾンと反
応して脱臭されるとともに、吸着剤も再生される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空調用機器、排ガ
ス処理、燃焼、乾燥、調理等の脱臭および集塵等に利用
される脱臭体、それを用いた集塵脱臭装置、および脱臭
体の使用方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、集塵はフィルター等によるろ過分
離や電気集塵機による静電吸着などの方法が採択されて
きた。

【０００３】電気集塵器は微量のオゾンを生じる場合が
多い。しかし、オゾンは人体に有害なので、静電吸着の
性能を犠牲にしても発生するオゾンを少なくするために
印加電圧を下げざるを得なかったり、電気集塵器下流に
オゾン分解触媒の設置が必要であるという問題点があっ
た。

【０００４】一方、脱臭は活性炭やゼオライトなどによ
る吸着脱臭、触媒や光触媒等を用いる触媒脱臭、オゾン
と二酸化マンガンによるオゾン脱臭などが用いられてき
た。

【０００５】吸着脱臭のみによる脱臭装置は、吸着剤交
換などメンテナンスが必要であるという問題点があり、
メンテナンスフリーの脱臭装置が望まれていた。しか
し、メンテナンスフリー化を実現するためには、吸着剤
を再生する触媒やその他のシステムが別途必要であり、
また、触媒を活性化するために、熱、光やオゾンを発生
させるための装置が新たに必要であるという問題点があ
った。

【０００６】さらに、この集塵機能と脱臭機能とは独立
した機能であり、これら二つの機能を融合してコンパク
ト化した集塵脱臭装置はなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の有する問題点を解決することを課題とし、オゾンを
発生する装置の下流に配置することで高い脱臭機能を発
揮する脱臭体を提供することを目的とする。また、オゾ
ンを発生する装置がオゾンを発生する電気集塵器の場合
に、集塵機能と脱臭機能とを融合した脱臭装置を提供す
ることを目的とする。さらに、集塵機能に脱臭機能を付
加するために、オゾンを発生する電気集塵器の下流に脱
臭体を配置する脱臭体の使用方法を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の本発明は、酸化物、白金、または金
を担持した多孔質材から構成され、前記酸化物はマンガ
ン、白金を除くVIII族、または金を除くIb族の元素から
なる群より選択される少なくとも１つの元素の酸化物で
ある脱臭体を構成したことを特徴とする。

【０００９】また、上記課題を解決するために、請求項
２記載の本発明は、前記多孔質材が活性炭である請求項
１記載の脱臭体を構成したことを特徴とする。

【００１０】また、上記課題を解決する為に、請求項３
記載の本発明は、前記酸化物の担持率が１ｗｔ％以上、
３０ｗｔ％以下の範囲にある請求項１または２記載の脱
臭体を構成したことを特徴とする。

【００１１】また、上記課題を解決するために、請求項
４記載の本発明は、オゾンを発生する電気集塵器と、前
記電気集塵器の下流に配置した請求項１、２または３記
載の脱臭体と、を備えた集塵脱臭装置を構成したことを
特徴とする。

【００１２】また、上記課題を解決するために、請求項
５記載の本発明は、オゾンを発生する電気集塵器の下流
に請求項１、２または３記載の脱臭体を配置する脱臭体
の使用方法を構成したことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）まず、本発明の
主要要素である脱臭体の作製方法およびその性能を示
す。

【００１４】脱臭体は以下のように作成した。

【００１５】多孔質材である活性炭を硝酸マンガン−エ
タノール溶液に分散させ、これにアンモニア水を加え、
マンガン水酸化物を活性炭上に沈殿させた。これを一夜
間６０℃で乾燥させた後、窒素雰囲気下、４００℃で３
０分間熱処理した。マンガンの担持率は二酸化マンガン
に換算して、活性炭と二酸化マンガンとの合計の重量に
対し１０ｗｔ％とした。このようにして調製したマンガ
ンの金属酸化物（Ｍn触媒）を分散、担持した活性炭を
粉砕後、プレスし一度固め、再度破砕し、粒度８〜１５
メッシュのペレットとし、これを所定量用いることで脱
臭体とした。

【００１６】次に、この脱臭体の性能を調べた。

【００１７】上記ペレットを０．１ｇ採取し、内径８ｍ
ｍφの石英管に充填した。そして、アセトアルデヒドを
２０００ｐｐｍ含んだ空気を５０ｍｌ／ｍｉｎの流量で
脱臭体に送り、脱臭体から排出される濃度が流入する濃
度と一致するまでの流量を測定した。そして、その流量
を用いて、脱臭体１ｇ当たりのアセトアルデヒドの吸着
量を求めた（吸着量１）。その後、オゾンを１ｐｐｍ含
んだ空気を５００ｍｌ／ｍｉｎで５時間流入した。その
後、再度、アセトアルデヒド２０００ｐｐｍを含んだ空
気を５０ｍｌ／ｍｉｎで脱臭体に送り、脱臭体１ｇあた
りの吸着量を求めた（吸着量２）。これら一連の実験を
（吸着−再生試験１）とする。

【００１８】そして、（吸着−再生試験２）として、
（吸着−再生試験１）における１ｐｐｍのオゾンを含ん
だ空気を、オゾンを含まない空気に代替した。すなわち
オゾン再生処理を施さず通風のみを行う試験である。両
試験における吸着試験の結果を（表１）に示した。

【００１９】

【表１】

【００２０】（表１）に示す通り、オゾンを流入した場
合（吸着−再生試験１）、オゾン再生処理前後の吸着量
はほぼ同じであった。すなわち脱臭体の再生効果が認め
られた。これに対し、空気の通風のみの場合（吸着−再
生試験２）では、２回目の吸着量は低下した。両者を比
較すると、オゾンによる脱臭体の再生効果があることが
明確に示された。

【００２１】また、白金を除くVIII族元素であるＦe、
Ｃo、Ｎi、Ｒu、Ｒh、Ｐd、Ｏs、Ｉr、金を除くIb族元
素であるＣu、Ａgの各元素の酸化物を活性炭に１０ｗｔ
％担持した脱臭体、および、マンガンと、白金を除くVI
II族元素と、金を除くIb族元素とからなる群より選択さ
れる少なくとも２つの元素の複合酸化物を活性炭に１０
ｗｔ％担持した脱臭体を、各元素の硝酸塩を原料として
作成した。さらに、白金、金を活性炭に１ｗｔ％担持し
た脱臭体を、白金は塩化白金酸、金は塩化金酸を原料と
して作成した。活性炭に各金属酸化物または各金属を担
持する調製方法はマンガンと略同一とした。

【００２２】これら全てにおいて、（吸着−再生試験
１）および（吸着−再生試験２）を行って両者を比較し
たところ、全て（表１）と同等の結果を得た。すなわ
ち、全てオゾンによる脱臭体の再生効果は認められた。

【００２３】次に、Ｍn酸化物を担持する多孔質材料の
吸着特性を調べた。用いた多孔質材料は活性炭、ゼオラ
イト（MS-5A）、ゼオライト（Na-Y）、ゼオライト（Bet
a）、ベントナイト、シリカゲルの６種類を用いた。Ｍn
の担持方法は実施例１と同様にし、担持率も担体重量の
１０ｗｔ％とした。

【００２４】このようにして調製したＭn触媒を担持し
た多孔質材料を粉砕後、プレス、再度破砕し、８〜１５
メッシュのペレットとした。これを０．１ｇ採取し、内
径８ｍｍφの石英管に充填した。これに２０００ｐｐｍ
トルエンを含んだ空気を５０ｍｌ／ｍｉｎで流入し、Ｍ
n触媒を担持した活性炭の上流、下流の濃度を観察し
た。上流と下流の濃度が一致する、すなわち吸着破過す
るまで流入し、Mn触媒を担持した多孔質材料１ｇあたり
の吸着量を求めた。その結果、吸着量の序列は、活性炭
＞シリカゲル＞ゼオライト（Beta）＞ゼオライト（Na-
Y）＞ベントナイト＞ゼオライト（MS-5A）となり、吸着
容量や細孔径の大きさを反映した結果となった。したが
って、耐熱性を要さない本発明の脱臭装置に用いるＭn
触媒を分散、担持した多孔質材料は、活性炭が最も適当
であることが示された。

【００２５】さらに、多孔質材料への触媒金属の担持率
とオゾン再生効果との相関を調べた。様々な担持率で調
製したＭn酸化物につき、（吸着−再生試験１）を行っ
た。結果を（表２）に示した。

【００２６】

【表２】

【００２７】（表２）に示す通り、担持率１ｗｔ％未満
では十分な再生効果が得られず、担持率３０ｗｔ％を超
えると十分な吸着量が得られなかった。VIII族、Ib族の
元素の酸化物を分散、担持した場合も同様の傾向がみら
れた。したがって、多孔質材料に担持する金属酸化物の
担持率は１ｗｔ％以上、３０ｗｔ％以下の範囲が適当で
ある。

【００２８】（実施の形態２）次に、オゾンを発生する
電気集塵器の下流に（実施の形態１）の脱臭体を配置し
て、脱臭性能が認められるかどうか調べた。

【００２９】（実施の形態１）のＭn触媒を担持した活
性炭をコロイダルシリカに分散させスラリーを調製し
た。これを用いて５０セル、３００ｍｍ×２００ｍｍ、
厚さ８．０ｍｍのコージェライト製ハニカムにディップ
した。Ｍn触媒を担持した活性炭の担持量は１５．０ｇ
であった。約３００ｍｍ×２００ｍｍ、厚さ２０ｍｍの
電気集塵器を前記ハニカムの前方に配置し、ルームエア
コン前面のパネルに配置させた。すなわち、風の流れは
電気集塵器が上流で、ハニカムが下流である。

【００３０】上記エアコンを１ｍ³のアクリル製ボック
スの中に配置させ密閉した。これにトルエンをボックス
内濃度が５０ｐｐｍになるよう注入し、エアコンを強風
で運転し電気集塵器ならびにＭn／活性炭担持ハニカム
に強制通風した。通風は３０分間行い、臭気濃度の減衰
を観察した。この間、電気集塵器には電圧は印加せずオ
ゾンは発生させなかった。この一連のトルエン吸着試験
を６回繰り返した。その後、電気集塵器に電圧を印可
し、弱風で５時間運転した。このオゾン処理を１０回繰
り返した。その後、再度トルエン吸着試験を行った。こ
のエアコンを用いた一連の試験を（吸着−再生試験３）
とした。

【００３１】（吸着−再生試験３）において、オゾンを
発生させずに弱風で通風のみ行った試験を（吸着−再生
試験４）とした。各吸着試験における３０分後のボック
ス内のトルエン残存率を（表３）にまとめた。

【００３２】

【表３】

【００３３】（表３）に示す通り、低濃度オゾンを通風
した（吸着−再生試験３）では吸着剤の再生効果がみら
れた。５時間のオゾン処理中のオゾン濃度の変化はＭn
触媒を担持した活性炭担持ハニカム装着時で１ｐｐｂ以
下（検出限界以下）、非装着時で１１〜２３８ｐｐｂで
あった。一連のオゾン処理でのオゾン発生量は１１．８
×１０^-2ｍｏｌ、吸着したトルエンは７．３６×１０^-3
ｍｏｌであった。トルエン１分子をオゾンで酸化するの
に６分子必要であるとすると、吸着したトルエンを酸化
するのに必要なオゾン量は４．４２×１０^-2ｍｏｌであ
るから、酸化に必要な量論を満足するオゾンをＭn触媒
を担持した活性炭に通風したことがわかった。同時にハ
ニカム通過後のオゾン量も極めて少ないことがわかり、
オゾン分解触媒としても有効であることが示された。

【００３４】（実施の形態３）図１は、本発明の一実施
の形態である集塵脱臭装置の概略構成図である。１は帯
電器であり、その下流に２の集塵器が配置され、さらに
その下流に３の脱臭体が配置されている。空気は４の送
風器により送風される。

【００３５】送風器４で送られる空気には、塵と臭気が
含まれている。帯電器１では塵に電荷を与え塵を帯電さ
せ、集塵器２で帯電した塵を集めることで集塵機能を働
かせる。同時に、帯電器１では微量のオゾンを発生し、
継続して発生する。そして、集塵器の下流に配置した脱
臭体３に到達する。

【００３６】脱臭体３に送られてくる臭気は、脱臭体３
の多孔質吸着剤に一時的に吸着される。通常、臭気は高
い濃度長期間連続して発生する場合は稀である。従っ
て、脱臭体３の吸着能力が飽和することは稀である。そ
して、その吸着した臭気を徐々に脱着し、連続的に送ら
れるオゾンとともに多孔質に分散させたマンガン酸化物
を触媒として反応させると、臭気は脱臭され、脱臭機能
が働く。同時に、吸着剤も再生されることとなる。

【００３７】すなわち、上記構成により、電気集塵機能
とメンテナンスフリーな脱臭機能を併せ持つコンパクト
な集塵脱臭装置が提供できた。

【００３８】なお、電気集塵器で発生しているオゾン濃
度は数ｐｐｂ〜数百ｐｐｂの場合が多く、濃度がｐｐｍ
オーダーである場合も多い臭気の分解に対し酸化量論を
満足しない場合が多い。しかしながら、本実施の形態の
構成によれば、オゾンで未分解の臭気を一時的に吸着剤
で吸着し、その吸着した臭気を徐々に脱着し、連続的に
発生するオゾンとともに多孔質に分散させたマンガン酸
化物を触媒として反応させるので、臭気は脱臭され、か
つ吸着剤の再生も可能である。臭気が高い濃度長期間連
続して発生する場合は稀であるから、本方式でもメンテ
ナンスフリーの脱臭は可能である。

【００３９】さらに、電気集塵器から発生したオゾンは
下流で触媒により分解されるため、印加電圧を抑制する
必要もない。

【００４０】また、脱臭体３は、網目状もしくはハニカ
ム状など接触率が高く圧力損失の低い形状が望ましい。
これらの基体に前記マンガン酸化物を分散、担持した多
孔質材料をコロイダルシリカなどの無機系結合剤やシリ
コーンなどに有機系結合剤を用いて担持するのが望まし
い。

【００４１】また本方式では耐熱性を必要とされない
為、本発明の脱臭体に用いられる多孔質材は活性炭が望
ましい。活性炭は吸着容量、細孔径ともにゼオライト等
に比べ高い場合が多く、有利である。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明の脱臭体は、オゾ
ンを発生する装置と組み合わせると、優れた脱臭機能を
発揮するという効果が得られる。

【００４３】そして、本発明の脱臭体は、オゾンを発生
する装置としてオゾンを発生する電気集塵器と組み合わ
せると、電気集塵器に脱臭機能を付加することができる
という優れた効果が得られ、また、オゾンを発生する電
気集塵器に本発明の脱臭体を組み合わせる使用方法は、
メンテナンスフリーで高い脱臭性能を発揮する脱臭体の
使用方法を提供できる。

【００４４】さらに、脱臭体を構成する多孔質材を活性
炭とすると、脱臭性能はより高くなる効果がある。

【００４５】また、オゾンを発生する電気集塵器と、そ
の下流に配置した脱臭体とで集塵脱臭装置を構成する
と、集塵機能とメンテナンスフリーな脱臭機能を組み合
わせたコンパクトな集塵脱臭装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である集塵脱臭装置の概
略構成図

【符号の説明】

１ 帯電器 ２ 集塵器 ３ 脱臭体 ４ 送風器

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 21/16 Ｂ０１Ｊ 23/34 Ａ 23/34 23/40 Ａ 23/40 23/50 Ａ 23/50 23/52 Ａ 23/52 23/72 Ａ 23/72 23/74 Ａ 23/74 29/16 Ａ 29/16 29/78 Ａ 29/78 Ｂ０３Ｃ 3/02 Ｂ Ｂ０３Ｃ 3/02 3/38 3/38 Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＨ Ｆターム(参考） 4C080 AA05 AA07 BB02 HH05 JJ03 KK02 KK08 MM02 MM05 MM07 MM08 NN05 QQ17 QQ20 4D048 AA12 AA22 AB03 AC07 BA06X BA09X BA10X BA11X BA28X BA31X BA32X BA33X BA34X BA35X BA36X BA37X BA38X BA41X BA45X BB01 BB02 CC38 CC40 CC61 CD03 CD08 EA04 4D054 AA02 AA08 AA13 BA02 EA27 EA28 4G066 AA02B AA05B AA05C AA12B AA15B AA22C AA26B AA27B AA28B AA31A AA52D AA53A AA61B AA61C AA63B AA63C AA64B AA64C AA66B AA66C AB06D AB09D AE19B AE19C BA07 BA09 BA22 CA02 CA51 CA52 DA02 DA03 DA04 FA05 FA12 FA14 FA21 FA25 FA37 GA07 4G069 AA03 BA02A BA02B BA07A BA07B BA08A BA08B BA10A BA10B BA13A BA13B BB02A BB02B BB04A BB04B BC31A BC31B BC32A BC32B BC33A BC33B BC62A BC62B BC70A BC70B BC71A BC71B BC72A BC72B BC73A BC73B BC74A BC74B CA10 CA17 EA02Y EA19 EB14Y FC08 ZA02A ZA02B ZA04A ZA04B ZA19A ZA19B

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化物、白金、または金を担持した多孔質
   材から構成され、前記酸化物はマンガン、白金を除くVI
   II族、または金を除くIb族の元素からなる群より選択さ
   れる少なくとも１つの元素の酸化物である脱臭体。
2. 【請求項２】前記多孔質材が活性炭である請求項１記載
   の脱臭体。
3. 【請求項３】前記酸化物の担持率が１ｗｔ％以上、３０
   ｗｔ％以下の範囲にある請求項１または２記載の脱臭
   体。
4. 【請求項４】オゾンを発生する電気集塵器と、前記電気
   集塵器の下流に配置した請求項１、２または３記載の脱
   臭体と、を備えた集塵脱臭装置。
5. 【請求項５】オゾンを発生する電気集塵器の下流に請求
   項１、２または３記載の脱臭体を配置する脱臭体の使用
   方法。