JP2006305194A - Catalyst holder, and gas removing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば空気清浄機やエアコンディショナー等の空気調和機内に内装されて臭気や有害なガスを除去するために使用される触媒を保持する触媒保持装置及びこの触媒保持装置を用いたガス除去装置に係り、さらに詳細には、オゾンを発生するためにプラズマ放電を行うときに、低電圧を印加してのプラズマ放電が可能であって沿面リークを防止できると共に、触媒全体に均一的に電圧を印加できる触媒保持装置及びガス除去容量を容易に変えることのできるガス除去装置に関する。 The present invention relates to a catalyst holding device that holds a catalyst used in an air conditioner such as an air purifier or an air conditioner to remove odors and harmful gases, and gas removal using the catalyst holding device. More particularly, when plasma discharge is performed to generate ozone, plasma discharge can be performed by applying a low voltage to prevent creeping leakage, and voltage can be uniformly applied to the entire catalyst. The present invention relates to a catalyst holding device that can apply a gas and a gas removal device that can easily change the gas removal capacity.
従来、一対の電極間に触媒を配置し、前記電極に交流電圧を印加してプラズマ放電を生じさせ、このプラズマ放電によって発生したオゾンとオゾン分解触媒によってオゾン脱臭を行うことや、放電時の発熱を利用して触媒の再生が行われている(例えば特許文献1参照)。
前記特許文献1に記載のごとき構成においては、処理能力を大きくするために触媒の容積を大きくすると、電極の間隔が大きくなり、それに伴って印加する電圧が高くなって沿面リークを生じ易くなると共に、触媒全体に均一的に電圧を印加することが難しくなり、触媒の再生を行うときに片寄りを生じ易くなるという問題がある。
In the configuration as described in
本発明は、前述したごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、触媒保持装置であって、絶縁板の上面に配置した面状の電極と、前記電極を間にして前記絶縁板の上面に配置された一対の規制部材と、上記一対の規制部材の一端側と他端側に配置され前記絶縁板の上面に沿う方向への空気の流れを許容する一対の空気流通部材と、前記一対の規制部材と一対の空気流通部材とによって囲繞された領域内で前記電極上に配置されたペレット状触媒と、前記電極の引出し線部とを備えていることを特徴とするものである。 The present invention has been made in view of the conventional problems as described above, and is a catalyst holding device, in which a planar electrode disposed on the upper surface of an insulating plate and the upper surface of the insulating plate are interposed between the electrodes. A pair of arranged regulating members, a pair of air flow members arranged on one end side and the other end side of the pair of regulating members and permitting an air flow in a direction along the upper surface of the insulating plate, and the pair of pairs It comprises a pellet-shaped catalyst disposed on the electrode in a region surrounded by a regulating member and a pair of air flow members, and a lead line portion of the electrode.
また、触媒保持装置であって、絶縁板の上面に配置した面状の電極と、前記電極を囲繞するように前記絶縁板の上面に配置された規制部材と、前記絶縁板の上面に沿う方向への空気の流れを許容する空気流通部を前記規制部材の離れた複数箇所に備え、前記規制部材によって囲繞された領域内で前記電極上に配置されたペレット状触媒と、前記電極の引出し線部とを備えていることを特徴とするものである。 Further, the catalyst holding device is a planar electrode disposed on the upper surface of the insulating plate, a regulating member disposed on the upper surface of the insulating plate so as to surround the electrode, and a direction along the upper surface of the insulating plate And a pellet-shaped catalyst disposed on the electrode in a region surrounded by the restricting member, and an extraction line for the electrode. And a portion.
また、前記触媒保持装置において、当該触媒保持装置は複数積層可能なように、全体的構成が偏平状に構成してあることを特徴とするものである。 Further, in the catalyst holding device, the overall configuration is configured to be flat so that a plurality of the catalyst holding devices can be stacked.
また、絶縁板の上面に配置した面状の電極と、前記電極を間にして前記絶縁板の上面に配置された一対の規制部材と、上記一対の規制部材の一端側と他端側に配置され前記絶縁板の上面に沿う方向への空気の流れを許容する一対の空気流通部材と、前記一対の規制部材と一対の空気流通部材とによって囲繞された領域内で前記電極上に配置されたペレット状触媒と、前記電極の引出し線部とを備えた複数の触媒保持装置における前記空気流通部材が同一側を指向するように、複数の触媒保持装置を積層したことを特徴とするものである。 Further, a planar electrode disposed on the upper surface of the insulating plate, a pair of regulating members disposed on the upper surface of the insulating plate with the electrode in between, and disposed on one end side and the other end side of the pair of regulating members And disposed on the electrode in a region surrounded by a pair of air flow members that allow air flow in a direction along the upper surface of the insulating plate, the pair of regulating members, and the pair of air flow members. A plurality of catalyst holding devices are stacked such that the air circulation members in a plurality of catalyst holding devices each having a pellet-shaped catalyst and a lead wire portion of the electrode are directed to the same side. .
また、前記ガス除去装置において、前記引出し線部が互いに反対側になるように、互いに隣接した触媒保持装置の方向性は互いに逆方向であることを特徴とするものである。 In the gas removal device, the directivity of the catalyst holding devices adjacent to each other is opposite to each other so that the lead-out line portions are opposite to each other.
また、前記ガス除去装置において、ペレット状触媒はホプカライトであることを特徴とするものである。 In the gas removal apparatus, the pellet-shaped catalyst is hopcalite.
本発明によれば、放電を生じさせるための電極間隔を、例えばペレット状の触媒の径と同じかもしくは数倍程度に小さくすることができ、電極に印加する電圧を従来方式に比べて低電圧にすることが可能であって沿面リークを防止でき安全性がより向上するものである。 According to the present invention, the electrode interval for generating discharge can be made, for example, the same as the diameter of the pellet-shaped catalyst or several times smaller, and the voltage applied to the electrode can be reduced compared to the conventional method. It is possible to prevent creeping leaks and improve safety.
また、本発明によれば複数の同一の触媒保持装置を積層することによってガス除去装置が構成されているので、触媒保持装置の積層数を任意にかつ積層を容易にすることができ、処理能力の変更を容易に行い得るものである。 In addition, according to the present invention, since the gas removal device is configured by stacking a plurality of identical catalyst holding devices, the number of catalyst holding devices can be arbitrarily stacked and stacking can be facilitated. Can be easily changed.
以下、図面を用いて本発明の実施形態に係る触媒保持装置及びこの触媒保持装置を用いたガス除去装置について説明するに、触媒保持装置は次のように作成されるものである。 Hereinafter, a catalyst holding device and a gas removal device using the catalyst holding device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The catalyst holding device is created as follows.
すなわち、図1(A)に示すように、例えばセラミック,石英やパイレックス(登録商標)などのガラス或はポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、アクリルなどの樹脂、紙などから適宜選択した材料よりなり外形が四角形状の絶縁板1の上面に、当該絶縁板1の外周縁1Aから適宜の内側領域に、例えば金属箔,銅メッキ繊維テープ,網体,線材などを設けるか導電性塗料を塗布して乾燥させるかしたことよりなり、面状の広がりを有する適宜面状の電極3を備えると共に、上記電極3の引出し線部3Aを前記絶縁板1の外周縁1Aから突出して備える。
That is, as shown in FIG. 1A, for example, glass such as ceramic, quartz, Pyrex (registered trademark), or a material appropriately selected from resins such as polyvinyl chloride, polypropylene, polyamide, polycarbonate, and acrylic, and paper. For example, a metal foil, a copper-plated fiber tape, a net, a wire, or the like is provided on the upper surface of the
そして、前記電極3の周囲であって電極3を間にした対向する位置の前記絶縁板1の上面には、一対の規制部材5A,5Bが配置してある。この規制部材5A,5Bは耐熱性を有する絶縁部材よりなるものであって、一対の規制部材5A,5Bの間に位置する空気等の気体が当該規制部材5A,5Bを透過して外部へ流出することなく、当該規制部材5A,5Bの一端側から他端側へ流れるように規制する作用をなすものである。なお、前記規制部材5A,5Bは接着剤等によって前記絶縁板1の上面に固定してある。
A pair of restricting
前記電極3の外側で前記一対の規制部材5A,5Bの一端側と他端側に対応した前記絶縁板1の上面には、例えばハニカム状の絶縁素材よりなる空気流通部材7が配置固定してある。上記空気流通部材7は、前記規制部材5A,5Bとほぼ同一の厚さであって、空気が流通自在な溝又は貫通孔を備えた構成であり、前記絶縁板1の上面に沿っての空気の流れを許容するものである。
On the upper surface of the
上記説明より理解されるように、前記絶縁板1の上面に配置した電極3は、前記一対の規制部材5A,5B及び空気流通部材7によって囲繞されており、この囲繞された領域は前記規制部材5A,5B及び空気流通部材7の厚さに相当する凹部に形成してある。したがって、上記凹部内にペレット状の触媒9を充填配置することにより、図2(A),(B)に示すごとき偏平状の触媒保持装置11となるものである。なお、図示の構成においては、電極3の引出し線部3A上に一方の規制部材5Aを配置した場合にて例示してあるが、前記規制部材5A,5Bと空気流通部材7の位置を代えて、前記引出し線部3A上に空気流通部材7を配置する構成とすることも可能である。
As understood from the above description, the
前記構成のごとき複数の触媒保持装置11を、図2(A),(B)に示すように、例えば左右方向の方向性を逆にして交互に積層し、最上部に、前記電極3に相当する絶縁板に電極(図示省略)と引出部(図示省略)のみを上面に備えた蓋部材13を載置する。さらに、安全のために絶縁板1のみを載置して絶縁性などの安全性を確保するようにしてもよい。そして、複数の触媒保持装置11を積層した積層体を、結束ベルト又は環状の結束用ケーシング等(図示省略)によって一体的に固定することにより、図2(C)に示すごときガス除去装置15が得られるものである。なお、前記一対の規制部材5A,5Bの両端部付近などの複数箇所にそれぞれ貫通孔を備え、上記各貫通孔を貫通した各ボルトにナットを螺合し、このナットを締付けることによって積層体を一体的に固定する構成や、各触媒保持装置11を接着剤によって接着することによって一体化した構成とすることも可能である。
As shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), a plurality of
前記ガス除去装置15において、一側に突出した各引出し線部3A及び他側に突出した各引出し線部3Aはそれぞれ個別にまとまめられて、電源に接続されるものである。
In the
以上のごとき構成において、複数の触媒保持装置11を積層した構成のガス除去装置15における一側のまとめた引出し線部3Aと他側のまとめた引出し線部3Aとに交流電圧を印加すると、各触媒保持装置11における触媒9を間にした電極3間においてプラズマ放電が発生しオゾンが生じることになる。したがって、各触媒保持装置11における一方向空気流通部材7から内部へ流入された空気中に含まれる例えば臭気はオゾン及び触媒の作用によって脱臭され除去されることになる。
In the configuration as described above, when an AC voltage is applied to the drawn-out
前述のごとく一側の引出し線部3Aと他側の引出し線部3Aとに交流電圧を印加して各触媒保持装置11に備えた各電極3間に放電を生じさせるに際し、前記各触媒保持装置11は内装されたペレット状触媒9の径と同じかもしくは数倍程度と薄い偏平状の構成であるから、従来の構成に比較して、印加する電圧は相対的に低電圧でよいこととなり沿面リークを防止でき安全性がより向上するものである。
As described above, when an AC voltage is applied to the one
また、ガス除去装置15は複数の同一な触媒保持装置11を積層した構成であることにより、ガス除去装置15の製作が容易であると共に、例えば使用環境に対応して積層数を変更することができ、処理能力を変えることも容易なものである。
Further, since the
ところで、前記説明においては、規制部材5A,5B及び空気流通部材7をそれぞれ別個に設けた場合について説明したが、同一部材によって電極3を囲繞する環状の構成として、前記空気流通部材7に相当する箇所に、スリット又は貫通孔を形成して空気流通部とすることも可能である。このように規制部材5A,5Bと空気流通部材7とを同一部材によって環状に形成することにより、触媒保持装置11の構成部品を少なくすることができ、製作がより容易になるものである。
By the way, in the said description, although the case where
なお、前記説明においては、触媒保持装置11を四角形状で平面状の構成について説明したが、形状は四角形状に限ることなく任意の形状とすることも可能である。また、平面状に限ることなく、面積の拡大を図るべく、触媒保持装置11を適宜に湾曲した曲面を備えた構成とすることも可能である。
In the above description, the
また、電極3の構成としては、プラズマ放電をより生じ易くするために、印加する交流電圧の周期に合わせて強い電界が形成されるように、電極3に多数のエッジ部分を備えることが望ましい。すなわち、電極3の構成としては、図1に示した板状の電極3の全面に多数の凸部又は凹部を点状にあるいは筋状に備えた構成(例えば、繊維テープである銅箔エンボステープ、アルミ箔エンボステープ、錫メッキ銅箔エンボステープ、銅メッキポリエステルクロス又は銅メッキアクリルクロスの貼り付けで構成させる)や、交差する多数の溝又は凸条を備えた構成とすることができる。
Moreover, as a structure of the
さらに、面状の前記電極3の構成としては、図3(A)に示すように、多数のスリットSを備えたクシ形状や、図3(B)に示すように、スリットSを渦巻状に形成することも可能である。また、図3(C)に示すように、クシ形状であって、歯の部分に複数の突起部Tを備えた構成や、図3(D)に示すように多数の穴Hを備えた構成とすることも可能である。すなわち電極3の構成としては、面状の広がりを有する構成であれば種々の構成を採用することができるものである。電極3を前記のごとき構成とすることにより、強い電界が形成されるエッジ部分を面状に備える態様となり、電極3の全面においての放電を均一に発生し易くなるものである。
Further, as the configuration of the
ところで、前記触媒保持装置11に備える触媒9としては、一酸化炭素を除去する目的の場合にはホプカライト触媒のペレットを、アセトアルデヒドなどのVOC(揮発性有機化合物)を除去する目的の場合には二酸化マンガン触媒のペレットを充填配置することが望ましい。なお、触媒としては、前記ホプカライト触媒,二酸化マンガン触媒に限ることなく、白金,パラジウム,酸化銅,酸化鉄,酸化ニッケル,酸化チタン,酸化亜鉛,酸化錫,ゼオライト,チタン酸バリウム、それらの混合物など種々の触媒を採用可能である。
By the way, as the catalyst 9 provided in the
ところで、COの除去を行うには、触媒としてホプカライトが有効であるが、ホプカライトは湿度に極めて弱く、季節にもよるが、室内の空気を数分間通気しただけで失活しCO除去ができなくなることが知られている。そこで、前述したごとき触媒保持装置11及びガス除去装置15を作成してCO除去効果の試験を行った。
By the way, to remove CO, hopcalite is effective as a catalyst. However, hopcalite is extremely weak in humidity, and depending on the season, it is deactivated by simply ventilating indoor air for several minutes, and CO removal cannot be performed. It is known. Therefore, the
前記触媒保持装置11及び積層したガス除去装置15の構成としては次のとおりである。
The configuration of the
絶縁枚1 材質:セラミック 160mm×110mm×0.63t
電極 3 材質:アルミ箔テープ 120mm×65mm ×0.05t
規制部材5A,5B 材質:アクリル 110mm×15mm×3t
空気流通部材7 材質:ダンボール 130mm×20mm×1.5t(2段重ねで3t)
ペレット状触媒9 材質:ホプカライト φ1.2×3t(23g 充填)
積層数 32層
風量 250L/min(0.25m3 /min)
上記構成より理解されるように、触媒保持装置11の厚さは数mm(5mm以下)であって極めて薄いものであり、ホプカライトは数層(3層以下)である。
Regulating
Air circulation member 7 Material: Corrugated cardboard 130mm × 20mm × 1.5t (3t in 2 layers)
Pellet-shaped catalyst 9 Material: Hopcalite φ1.2 × 3t (23g packed)
Number of layers 32 layers Air flow 250L / min (0.25m 3 / min)
As understood from the above configuration, the thickness of the
そして、ガス除去装置15へ空気を流通し、触媒保持装置11の電極3に交流電圧を印加してプラズマ放電のみを行った場合の電力とCO除去率との関係は図4に示すAであり、同一条件で除湿器によって除湿した後の空気の場合はBである。そして、同一条件で除湿器によって除湿すると共にヒータによって45℃に加熱した空気の場合は、C(電力130wの場合のみ測定)であった。
The relationship between the power and the CO removal rate when air is circulated to the
上記試験結果より理解されるように、ホプカライト触媒によるCO除去は、処理する空気の湿度が低いほどCO除去効果が高く、また空気の温度が高いほどCO除去効果が高い。さらに投入電力が大きいほどCO除去効果が高い。 As understood from the above test results, the CO removal effect by the hopcalite catalyst is higher as the humidity of the air to be treated is lower, and the CO removal effect is higher as the temperature of the air is higher. Furthermore, the larger the input power, the higher the CO removal effect.
上記効果を確認後、次に(a)ヘパフィルタ→除湿器→プラズマ放電領域→ホプカライトペレット(1400g)へと空気を順次流通した場合と、(b)同一条件のヘパフィルタ→同一条件の除湿器→ガス除去装置(同一条件のホプカライトペレット1300g)へと空気を順次流通した場合、すなわちプラズマ放電領域とホプカライトペレットとの配置位置が別々である(a)の場合と、プラズマ放電領域とホプカライトとが同一領域に配置してある(b)の場合においてCO除去率の試験を行った結果は図5に示すとおりである。 After confirming the above effect, next, (a) hepa filter → dehumidifier → plasma discharge region → hopalite pellets (1400 g), and (b) hepa filter under the same conditions → dehumidifier under the same conditions → When the air is sequentially circulated to the gas removal device (hopcalite pellets 1300 g under the same conditions), that is, the arrangement position of the plasma discharge region and the hopcalite pellet is different (a), and the plasma discharge region FIG. 5 shows the result of the test of the CO removal rate in the case of (b) where hopcarite and hopcalite are arranged in the same region.
図5より明らかなように、初期においては(a)の場合も(b)の場合もほぼ同等であるが、タバコ負荷本数が増すにつれて(a)の場合の方が(b)の場合よりもCO除去率が低下し、約130本でCO除去率は約60%に低下している。しかし、(b)の場合は約200本でも約60%に低下していない。すなわち、ホプカライトを放電領域に備えた構成であることにより、放電により加熱されるので吸着した水分が放出されてCO除去能率の寿命が向上されるものである。また、触媒を放電領域に備えた構成であることにより、別個に備えた場合に比較して全体的構成の小型化を図ることができる。さらに、全面的な放電によって触媒全体を均一的に加熱することができるので、触媒を所定の温度まで上昇させる暖機運転時間の短縮を図ることができるものである。 As is clear from FIG. 5, in the initial stage, the cases of (a) and (b) are almost the same, but as the number of cigarette loads increases, the case of (a) is better than the case of (b). The CO removal rate is reduced, and the CO removal rate is reduced to about 60% with about 130 pieces. However, in the case of (b), even about 200 are not reduced to about 60%. That is, since the hopcalite is provided in the discharge region, the adsorbed moisture is released because it is heated by the discharge, and the lifetime of the CO removal efficiency is improved. Further, since the catalyst is provided in the discharge region, the overall structure can be reduced in size as compared with the case where the catalyst is provided separately. Furthermore, since the entire catalyst can be uniformly heated by the overall discharge, it is possible to shorten the warm-up operation time for raising the catalyst to a predetermined temperature.
ところで、ペレット触媒としてのホプカライトはCO除去効果が大きいと共にオゾン除去性能を有するので、プラズマ放電によって発生したオゾンを除去することもできる。したがって、前記構成のガス除去装置15においては、プラズマ放電によって発生したオゾンの酸化力によりアルデヒドなどのVOCを除去することができる。すなわちCO除去,VOC除去及び発生したオゾン濃度の減少を同時に行うことができるものである。
By the way, since hopcalite as a pellet catalyst has a large CO removal effect and has an ozone removal performance, ozone generated by plasma discharge can also be removed. Therefore, in the
以上のごとき説明より理解されるように、触媒としてホプカライトを使用した場合、放電によって触媒を加熱して吸着した水分を放出させることができ、CO除去能力を回復しての長寿命化を図ることができる。またCO除去,VOC除去及び発生したオゾンの除去を同時的に行うことができ、有害ガスの除去を効果的に行うことができるものである。 As can be understood from the above description, when hopcalite is used as a catalyst, the catalyst can be heated by discharge to release the adsorbed moisture, and the life can be extended by restoring the CO removal ability. Can do. Further, CO removal, VOC removal and generated ozone removal can be carried out simultaneously, and harmful gases can be removed effectively.
1 絶縁板
3 電極
3A 引出し線部
5A,5B 規制部材
7 空気流通部材
9 ペレット状媒体
11 触媒保持装置
13 蓋部材
15 ガス除去装置
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