JP2003033666A

JP2003033666A - 触媒フィルタ、および空気浄化装置

Info

Publication number: JP2003033666A
Application number: JP2001225576A
Authority: JP
Inventors: Keiichiro Yoshida; 恵一郎吉田; Kazuma Matsui; 数馬松井; 一雄 ▲徳▼島; Kazuo Tokushima; Tetsuhiko Kobayashi; 哲彦小林; Atsushi Ueda; 厚上田; Yusuke Yamada; 裕介山田
Original assignee: Denso Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: Denso Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2003-02-04
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: JP4696231B2

Abstract

(57)【要約】【課題】放電を行う電極間に配置し易い平面形状の触
媒フィルタの提供。【解決手段】触媒フィルタ２は、触媒を分散させた金
属石鹸液に平面状の無機繊維体を入れて引き上げ、金属
石鹸液中の溶剤を蒸発させて触媒を繊維表面に担持させ
て製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒フィルタおよ
び空気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放電プラズマによって触媒を活性化して
空気浄化（臭いや有害ガスの分解）を行う空気浄化装置
においては、放電領域の近傍に触媒フィルタを配置して
いる。平面状の触媒フィルタの場合には、その表面近傍
に放電電極を配置するのが最も良い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、その様な浄
化部では、浄化部の形式上、空気と触れる表面積は、電
極- 触媒フィルタの対の数に比例する。従って、空気と
触れる面積を飛躍的に大きくするのは困難である。触媒
フィルタを、ハニカムや顆粒の充填物にすると、外表面
積が向上する。しかし、放電電極を触媒フィルタの表面
近傍に配することは難しい。

【０００４】一方、空気と触れ合う面積が大きく、且つ
放電電極との組み合わせが容易な触媒フィルタの形状と
しては、平面状を呈する、布や不織布等の繊維体が挙げ
られる。しかし、これら平面状の繊維体と、触媒を混ぜ
た溶液との親和性が低いので、触媒を繊維体に高密度で
付着させるのは難しい。また、これら繊維体を、無機の
多孔質物質から作成することは通常できない。

【０００５】本発明の第１の目的は、無機繊維体に触媒
を高密度で担持させることができ、空気浄化効率に優れ
た触媒フィルタの提供にある。本発明の第２の目的は、
放電を行う電極間に配置し易い平面形状の触媒フィルタ
の提供にある。本発明の第３の目的は、放電を行う電極
間に配置し易い平面形状の触媒フィルタを採用した空気
浄化装置の提供にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】〔請求項１〜７につい
て〕触媒前駆物質であるところの金属石鹸液に無機繊維
体を入れて引き上げ、付着した金属石鹸液の有機分を除
いて触媒を繊維表面に担持させる。石鹸液は、オクチル
酸やナフテン酸を有機溶媒に溶かしたものが好適であ
る。

【０００７】また、触媒は、下記のものが好適である。常温で機能する触媒（金属微粒子等）。放電により活性化する触媒。常温で機能する触媒（金属微粒等子）と、放電により
活性化する触媒。

【０００８】なお、放電により活性化する触媒は、マン
ガン、鉄、アルミニウム、これらの酸化物、それらの混
合体、または複合酸化物であることが好ましい。更に
は、マンガン- 鉄系、マンガン- コバルト系、マンガン
- 銅系、マンガン- ニッケル系、鉄- 銀系であることが
より好ましい。無機繊維体は、ガラス繊維、セラミック
繊維、金属繊維等が好適であり、形状は、織布、編布、
不織布、フェルト状、または綿状が好適である。

【０００９】金属石鹸液は、無機繊維体表面との親和性
に優れているので、触媒前駆物質である金属石鹸液が繊
維に充分に付着する。

【００１０】この無機繊維体を金属石鹸液中から引き上
げ、金属石鹸液の有機分を除去することによって触媒を
繊維表面に担持させる。有機分を除去する方法は、焼
成、加熱、長時間放置がある。この触媒フィルタは、無
機繊維体に触媒を高密度で担持させることができ、空気
浄化効率に優れる。

【００１１】また、金属石鹸液により無機繊維体に触媒
物質を担持することの副次的な効果として、触媒の長寿
命化が上げられる。放電下で使用する従来の脱臭触媒に
おいては、二酸化炭素まで完全酸化されない物質が、触
媒上に蓄積するので、時間経過とともに性能が低下して
いく。しかし、無機繊維体に担持した触媒においては、
ミクロ的に見て触媒が平面的に付着しているために、そ
の様な生成物が蓄積することがなく、時間経過による性
能低下が起き難い。

【００１２】〔請求項８について〕空気浄化装置は、請
求項１、請求項２、請求項３、または請求項４に記載の
触媒フィルタを単体とするか、折り畳むか、或いは複数
枚積層し、空気流発生手段により発生する空気流が触媒
フィルタの内部または表面を通過する様にしたことを特
徴とする。この場合、触媒は、常温で機能する金属微粒
子を使用する。金属微粒子により、ホルムアルデヒド等
を分解することができる。

【００１３】〔請求項９、１０について〕空気浄化装置
は、パルスまたは交流を印加して放電を行う電極間に、
請求項１、請求項２、請求項３、請求項５、請求項６、
または請求項７に記載の前記触媒フィルタを配し、空気
流発生手段により発生する空気流が触媒フィルタの内部
または表面を通過する様にした。この場合、少なくと
も、放電により活性化する触媒を使用する。なお、電極
の形状は、長方形板状、平行線状、メッシュ状、または
螺旋状であるのが好ましい。放電により触媒が活性化
し、ホルムアルデヒド、トルエン、アセトアルデヒド等
の臭い成分、およびシックハウスを引き起こす有害成分
を分解することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の第１実施例（請
求項１〜１０に対応）を、図１〜図４に基づいて説明す
る。空気浄化装置の浄化装置本体１は、図２に示す様
に、触媒を担持させた触媒フィルタ２を電極３、４で挟
み込んで折り畳んでなる。そして、放電電源５が各電極
３、４間に電気接続される。

【００１５】本実施例では、常温触媒（金微粒子）、お
よび放電により活性化する放電活性化触媒（マンガン-
コバルト系）の両方を触媒に用いている。常温で触媒と
して機能するものとして、金以外に、白金や酸化銅があ
る。放電により活性化する放電活性化触媒は、マンガ
ン、鉄、アルミニウム、これらの酸化物、それらの混合
体、または複合酸化物が好適である。更には、マンガン
- 鉄系、マンガン- コバルト系、マンガン- 銅系、マン
ガン- ニッケル系、鉄- 銀系がより好ましい。

【００１６】触媒フィルタ２は、以下の様にして製造し
たものである。（１）石鹸液に、触媒となるべき金属を添加して金属石
鹸液を作成する。本実施例では、石鹸液は、オクチル酸
をトルエンに溶かしたものである。石鹸液は、その他、
ナフテン酸をトルエンに溶かしたもの、オクチル酸とナ
フテン酸とをトルエンに溶かしたものでも良い。

【００１７】（２）この金属石鹸液に無機繊維体を入れ
る。金属石鹸液は、無機繊維体表面との親和性に優れて
いるので、触媒前駆物質である金属石鹸液が繊維に充分
に付着する。なお、本実施例では、無機繊維体として、
直径数μｍのガラス繊維を厚さ１ｍｍの不織布に加工し
たものを使用している。なお、他にセラミック繊維、金
属繊維等も使用することができる。無機繊維体の形状
は、織布、編布、不織布、フェルト状、または綿状が好
適である。

【００１８】（３）この無機繊維体（ガラス繊維製の不
織布）を、金属石鹸液中から引き上げ、ガラス繊維の融
点未満の温度で焼成し、触媒を繊維表面に担持させる。
つまり、金、白金を除く金属成分は、金属石鹸液中にお
いてイオン化し、石鹸液中の有機分と結合した状態で存
在している。

【００１９】この有機分と結合した金属成分を、焼成す
ることによって金属酸化物とし、有機分を除去する。こ
の金属酸化物が放電活性化触媒として機能する。なお、
常温触媒として機能する金、白金は、焼成によっても酸
化されることなく、繊維表面に担持される。

【００２０】電極３、４は、長方形状を呈するメッシュ
状であり、図２に示す様に、触媒フィルタ２を両側から
挟む様に配されている。この電極３、４間には、放電電
源５により交流の高電圧が印加される。なお、浄化装置
本体１の基本構造を図１に示す。この浄化装置本体１を
図３に示す反応器６に装着して、反応器６下方から触媒
フィルタ２中を通過する様に、１００ｐｐｍのアセトア
ルデヒドまたはトルエンを流し、高電圧を印加し、反応
器６上方から出るガスを分析して除去率を測定したとこ
ろ、図４の（ａ）、（ｂ）に示す結果が得られた。アセ
トアルデヒドに関しては最大６０％（放電有）除去する
ことができ、トルエンに関しては約２０％（放電無）或
いは約４５％（放電有）除去することができた。

【００２１】また、粉末タイプの従来の浄化装置本体を
図３に示す反応器６に装着して、反応器６下方から触媒
フィルタ２中を通過する様に、１００ｐｐｍのアセトア
ルデヒドを流し、高電圧を印加し、反応器６上方から出
るガスを分析して除去率を測定した結果との比較を図１
０に示す。

【００２２】本実施例は、以下の利点を有する。［ア］浄化装置本体１は、ガラス繊維製の不織布に、常
温触媒と放電活性化触媒とを高密度で担持させているの
で、この浄化装置本体１を採用した空気浄化装置は、空
気浄化効率に優れる。また、触媒フィルタ２は、平面形
状であるので、両側から電極３、４を配置し易い。

【００２３】［イ］放電活性化触媒以外に常温触媒も不
織布に担持させているので、この浄化装置本体１を採用
した空気浄化装置は、常温触媒だけで空気浄化ができる
汚れ環境の場合には、放電電源５を作動させない運転モ
ードで空気浄化を行うことができる。

【００２４】［ウ］図１０の比較結果より、浄化装置本
体７を採用した空気浄化装置は、アセトアルデヒド除去
率を、従来の粉末タイプの空気浄化装置より、長い時間
に亘って高く維持することができる。

【００２５】つぎに、本発明の第２実施例（請求項１、
２、３、４、８に対応）を、図６および図７に基づいて
説明する。図６に示す空気浄化装置の浄化装置本体７
は、触媒を担持させた触媒フィルタ７１を折り畳んだも
のである。

【００２６】本実施例では、常温触媒として、金微粒子
（Ａｕ１．１ｍｇ、Ａｕ１．５ｍｇ）を用いている。比
較品は、ハニカム体のみ、およびハニカム体にプラチナ
粒子（２．０ｍｇ）を担持したものを用いている。

【００２７】触媒フィルタ７１は、以下の様にして製造
したものである。１）石鹸液に、金微粒子を入れ、常温で攪拌して分散さ
せる。本実施例では、石鹸液は、ナフテン酸をトルエン
に溶かしたものである。石鹸液は、その他、オクチル酸
をトルエンに溶かしたもの、オクチル酸とナフテン酸と
をトルエンに溶かしたものでも良い。

【００２８】２）この金属石鹸液に無機繊維体を入れ
る。金属石鹸液は、無機繊維体表面との親和性に優れて
いるので、石鹸液中に分散した金微粒子が繊維の隙間に
入り込む。なお、本実施例では、無機繊維体として、直
径数μｍのガラス繊維を厚さ１ｍｍの不織布に加工した
ものを使用している。なお、他にセラミック繊維、金属
繊維等も使用することができる。無機繊維体の形状は、
織布、編布、不織布、フェルト状、または綿状が好適で
ある。

【００２９】３）この無機繊維体（ガラス繊維製の不織
布）を引き上げると、金微粒子が繊維の隙間に入った状
態になり、触媒が無機繊維体に付着する。４）引き上げた無機繊維体（ガラス繊維製の不織布）
を、ガラス繊維の融点未満の温度で焼成し、金微粒子
（触媒）を繊維表面に担持させる。

【００３０】この浄化装置本体７および比較品を図６に
示す、１ｐｐｍのホルムアルデヒドで満たしたガラス製
の密閉容器（１．４リットル）内に入れて、濃度変化を
測定したところ、図７に示す結果が得られた。

【００３１】金微粒子（Ａｕ１．５ｍｇ）を用いたもの
は、約４０分で０．１ｐｐｍ以下にホルムアルデヒドを
除去することができた。

【００３２】本実施例は、以下の利点を有する。［ウ］浄化装置本体７は、ガラス繊維製の不織布に、常
温触媒を高密度で担持させているので、この浄化装置本
体７を採用した空気浄化装置は、常温触媒だけで空気浄
化ができる汚れ環境下で高効率で空気浄化が行える。ま
た、触媒フィルタ７１は、平面形状であるので、安価で
あり、且つ取り扱いが簡単である。

【００３３】本発明は、上記実施例以外につぎの実施態
様を含む。ａ．第１実施例の浄化装置本体１は、図５に示す様に、
電極３、４間に触媒フィルタ２を挟み込んで積層する構
成に変更しても良い。こうすれば、触媒フィルタ２を折
り畳む手間が省ける。

【００３４】ｂ．放電電源５は、交流の高電圧以外に、
高圧パルスを発生する装置であっても良い。

【００３５】ｃ．下記に示す実験結果により、図８のＡ
型の範囲内の酸化物触媒を用いれば、放電下における酸
化物触媒の活性化レベルを高くすることができる（請求
項６、７に対応）。

【００３６】触媒の作動原理は、図９に示す様に、放電
によって発生した活性酸素やオゾンを対象ガス分子と結
合させるものであると考えられる。従って、浄化装置下
流でのオゾン濃度とガス除去率とを比較することで、物
質ごとの活性レベルが把握できる。即ち、無触媒時の放
電で生じたオゾンが触媒を追加することで低減され、且
つ、図９に示す原理によって触媒が対象ガスを除去する
ものであると言える。

【００３７】マンガンや鉄を含むものは、必ず上記の性
質を持ち、それとの複合物としては、銅、コバルト、
銀、およびアルミニウムが好適である。また、ガンマア
ルミナも活性物質として好適である。これらの添加触媒
量を増加させれば、図９のグラフ上の位置を更に、右上
方向に移行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る空気浄化装置の浄化
装置本体の基本構造を示す説明図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る空気浄化装置の浄化
装置本体の説明図である。

【図３】この浄化装置本体を反応器内に装着した状態を
示す説明図である。

【図４】反応器を用いて調べた、アセトアルデヒドの除
去率を示すグラフ（ａ）、およびトルエンの除去率を示
すグラフ（ｂ）である。

【図５】浄化装置本体の他の構成を示す説明図である。

【図６】本発明の第２実施例に係る空気浄化装置の浄化
装置本体をホルムアルデヒドで満たしたガラス製の密閉
容器内に入れた状態を示す説明図である。

【図７】密閉容器を用いて調べた、ホルムアルデヒドの
濃度変化を示すグラフである。

【図８】触媒毎の、オゾン低減率とガス除去率との関係
を示すグラフである。

【図９】放電下での触媒の作動を示す説明図である。

【図１０】本発明の第１実施例に係る空気浄化装置の浄
化装置本体と、粉末タイプの従来の浄化装置本体とを反
応器に装着した場合の、アセトアルデヒド除去率と酢酸
生成率との経時変化を示すグラフである。

【符号の説明】２、７１触媒フィルタ３、４電極

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｂ０１Ｄ 39/14 Ｂ０１Ｄ 39/14 Ｂ 53/86 Ｂ０１Ｊ 19/08 ＣＢ０１Ｊ 19/08 23/52 Ａ 23/52 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｈ 23/889 Ｂ０１Ｊ 23/84 ３１１Ａ (72)発明者松井数馬愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者 ▲徳▼島一雄愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者小林哲彦大阪府池田市緑丘１丁目８番31号独立行政法人産業技術総合研究所関西センター内 (72)発明者上田厚大阪府池田市緑丘１丁目８番31号独立行政法人産業技術総合研究所関西センター内 (72)発明者山田裕介大阪府池田市緑丘１丁目８番31号独立行政法人産業技術総合研究所関西センター内Ｆターム(参考） 4C080 AA07 AA09 BB02 BB04 BB05 CC01 HH05 JJ03 KK08 LL10 MM02 MM03 MM07 NN01 NN02 NN14 QQ11 4D019 AA01 BA02 BA04 BA05 BB02 BB03 BC07 BC10 CB04 4D048 AA19 AA21 AA22 AB03 AC07 BA10X BA28X BA34X BA35Y BA37X BA37Y BA38Y BA39X BA41Y BA42X BB04 BB08 CC40 CC61 CC63 EA03 4G069 AA03 AA08 BA01A BA13A BA13B BA14A BA14B BA17 BA22C BB02B BB04A BB06A BB06B BC16A BC16C BC31A BC31C BC32A BC33B BC62A BC62B BC62C BC66A BC66B BC66C BC67A BC67C BC68A BC68C BE08C CA10 CA17 EA09 EB02 EB11 EE06 FA02 FB14 FB35 FC02 4G075 AA03 AA37 BA01 BA05 BD01 BD14 BD26 CA15 CA54 DA02 EC21 EE12 EE36 FA16 FB02 FB04 FB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】触媒前駆物質であるところの金属石鹸液
に無機繊維体を入れて引き上げ、付着した金属石鹸液の有機分を除いて触媒を繊維表面に
担持させることを特徴とする触媒フィルタ。
【請求項２】前記無機繊維体は、ガラス繊維、セラミ
ック繊維、または金属繊維の何れかであり、形状は、織布、編布、不織布、フェルト状、または綿状
であることを特徴とする請求項１記載の触媒フィルタ。
【請求項３】前記金属石鹸液は、オクチル酸やナフテ
ン酸を有機溶媒に溶かしたものであることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の触媒フィルタ。
【請求項４】前記触媒は、常温で機能する触媒である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載
の触媒フィルタ。
【請求項５】前記触媒は、放電により活性化する触媒
であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか
に記載の触媒フィルタ。
【請求項６】前記放電により活性化する触媒は、マン
ガン、鉄、アルミニウム、これらの酸化物、それらの混
合体、または複合酸化物であることを特徴とする請求項
５に記載の触媒フィルタ。
【請求項７】前記放電により活性化する触媒は、マン
ガン- 鉄系、マンガン- コバルト系、マンガン- 銅系、
マンガン- ニッケル系、鉄- 銀系であることを特徴とす
る請求項５に記載の触媒フィルタ。
【請求項８】請求項１、請求項２、請求項３、または
請求項４に記載の前記触媒フィルタを単体とするか、折
り畳むか、或いは複数枚積層し、空気流発生手段により
発生する空気流が触媒フィルタの内部または表面を通過
する様にしたことを特徴とする空気浄化装置。
【請求項９】パルスまたは交流を印加して放電を行う
電極間に、請求項１、請求項２、請求項３、請求項５、
請求項６、または請求項７に記載の前記触媒フィルタを
配し、空気流発生手段により発生する空気流が触媒フィ
ルタの内部または表面を通過する様にしたことを特徴と
する空気浄化装置。
【請求項１０】電極の形状は、長方形板状、平行線
状、メッシュ状、または螺旋状であることを特徴とする
請求項９に記載の空気浄化装置。