JP2007236638A - 触媒反応装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストであって、しかも、ハウジングの温度上昇および出口空気の温度上昇を抑制することができる触媒反応装置を提供する。
【解決手段】磁性体を含む担体に触媒を担持させた複数の網体１１と、これら網体１１を支持する非導電性のハウジング１３と、これら網体１１の担体２０を誘導加熱するためのコイル１２とを有する触媒反応装置１０を提供する。網体１１を誘導加熱によって自己発熱させるため、触媒活性温度までの立ち上がり時間が短い。また、処理する空気を高温に加熱するためのヒータを省略することが可能であり、触媒反応装置１０から排出される空気の温度を抑えることができる。ハウジング１３と網体１１とが別体であるため、取り扱い易く、ハウジング１３は加熱せず、担体２０を電磁誘導により直接加熱することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気に含まれる悪臭成分や、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）、排ガスに含まれる未燃成分などの有害物質を分解する際に好適な触媒反応装置に関するものである。

空気中の悪臭成分や有害物質などを除去する技術として、触媒を用いて悪臭成分や有害物質などを酸化分解させる触媒燃焼法は、直接燃焼法と比べて経済的であり、広く利用されている。特許文献１には、ヒータ部と、ヒータ部で加熱した室内空気を触媒作用によって脱臭殺菌する脱臭殺菌部とを有する脱臭殺菌装置が開示されている。

また、特許文献２には、磁性材料からなる円筒体と、この円筒体の周囲に巻かれたコイルとからなる脱臭部を備えた厨芥処理機が開示されている。円筒体には、触媒が塗布または含有されている。円筒体の内部は、軸方向の内壁によって、ハニカム構造のように内部が複数の室に区画されている。この厨芥処理機では、コイルに交流電流を印加することにより、円筒体が誘導加熱され、それにより臭気の脱臭を行う。
特開２００４−１４１３８３号公報 特開平９−７５６６９号公報

特許文献１に記載の技術は、空気中の悪臭成分や有害物質などを触媒表面で酸化分解させるために、処理する対象である空気を１５０〜３５０℃程度に加熱する必要がある。したがって、酸化分解に多くのエネルギーが必要であり、空気の浄化に多大なコストがかかる。それだけでなく、浄化後の出口空気の温度が高くなり、そのまま放出することは危険であり、ある程度冷却して温度を下げたとしても冷房している室内では使い難いという問題がある。

特許文献２に記載されている脱臭部は、複数の隔壁によって内部が複数の室に区画された円筒体を誘導加熱している。このため、処理する対象である空気を加熱しなくても、触媒を酸化分解に適した温度まで加熱できるはずであり、経済的に空気を浄化できるはずである。しかしながら、誘導加熱において、被加熱体の中に誘導される電流は、その殆どが表面に集中し、表面から遠ざかると、すなわち、深部になると急激に減少する。したがって、磁性材料からなる円筒体の周囲に巻かれたコイルによって誘導される電流は表面に集中するため、円筒体の表面の温度は内部に比べて急激に上昇するが、浄化対象の空気と接する円筒体の内部を効率的に加熱できないという問題がある。

磁場を発生する交流電流の周波数を下げることにより被加熱体の深部を誘導加熱することができる。しかしながら、数ｃｍ単位の深度を誘導加熱するためには、材料にもよるが、透磁率の大きな鉄系の材料であっても１ｋＨｚあるいはそれ以下まで周波数を下げる必要がある。交流電流の周波数を下げると、発熱量（熱変換効率）が低下するだけではなく、可視聴範囲に入ると共鳴など種々の問題が発生する要因になる。また、触媒フィルタを通過する際の空気の流速を下げて接触効率を向上しようとする場合、円筒体の断面積を大きくすることが望ましい。しかしながら、円筒体の断面積を大きくすればするほど、誘導加熱では、円筒体の内部を効率よく加熱することが難しくなる。

本発明の一態様は、担体に触媒を担持させた少なくとも１枚の網体と、触媒および／または担体を誘導加熱するためのコイルとを有する触媒反応装置である。

この触媒反応装置によれば、触媒を網体に担持させ、誘導加熱によって触媒および／または担体を自己発熱させる。この触媒反応装置では、電磁誘導による被加熱体が網体であり、触媒は基本的に網体の表面（担体の表面）に存在している。このため、周波数の高い交流をコイルに流すことによって、高周波磁場（磁束）により網体の表面に誘導される電流で触媒が自己発熱する。網体の表面電流により触媒を加熱できるので、深部加熱を必要としないケースでは、透磁率の低い材料を含む担体を網状にした網体であっても高周波磁束により触媒を加熱できる。

このように、担体に触媒を担持させた少なくとも１枚の網体と、触媒および／または担体を誘導加熱するためのコイルとを組み合わせ、網体の表面に電流を誘導することにより、効率よく触媒の温度を上げることができる。そして、網体は、空気あるいは他の流体との接触面積が大きい。したがって、網体を通過する流体中の悪臭成分や有害物質などを、流体自身の温度をヒータなどで予め触媒活性温度にまで上昇させることなく、網体の表面を誘導加熱により自己発熱させることで酸化分解させることができる。このため、誘導用のコイルに供給する交流の周波数を可視聴領域まで低下させなくてもよく、十分に大きな流体の通過断面を備え、それを通過する流体を触媒反応により浄化できる触媒反応装置を提供できる。

担体は、ヒステリシス損があり、誘導加熱しやすい磁性体であることが望ましい。この場合、触媒は、必ずしも誘導加熱されるものでなくてもよい。一方、網体を支持するハウジングの一例は非導電性のものである。磁束を通過させることができるので、ハウジングの外側にコイルを巻いて内部の網体を誘導加熱できる。網体を支持する他の一例は非磁性体のものである。

また、このハウジングに、流体の流路を形成する機能を持たすことができる。そして、ハウジングと異なる網体（網体を構成する担体）に触媒を担持させることにより、網体とハウジングとを別々の材料により形成することができる。このようにすることにより、ハウジングは自己発熱し難く、網体は自己発熱し易い触媒反応装置を提供できる。このような触媒反応装置は、流体と接して触媒反応が要求される部分の温度は高くできるので、触媒反応を高効率で行うことができる。その一方で、外部と接したりする部分の温度を低く保持できるので、安全性が高い。また、空気などの被反応（被浄化）流体は、触媒あるいは担体との接触により加熱されるだけであり、流体自体を触媒反応に必要あるいはそれ以上の温度まで加熱する必要がない。したがって、触媒により脱臭するなどの浄化に要するエネルギーが少なく、経済的であり、また、空調に対して余分な熱負荷になることの少ない触媒反応装置を提供できる。

担体は、金属板あるいは金属箔（以下、箔帯という）に、ラス目加工（切れ目（ラス目）を入れる加工）を施し、その後、エキスパンド加工（引き伸ばして（エキスパンドして）網目状に加工）してなるラス金網であることが好ましい。ラス金網は、ラス網あるいはメタルラスとも称されるものであり、不織なので繊維同士（繊維状の金属同士）の磨耗がなく、耐久性が高い。しかも、それぞれが連続した一枚板なので、十分な圧縮あるいは引張り強度を持たせることが可能である。

このような網体は、ハウジングの断面積よりも大きな部分を少なくとも備えた形状の網体をハウジングの内部に圧入することにより、ねじ止めや溶接などを用いずに、ハウジング内に複数の網体を積層させることができる。また、ハウジングに網体を圧入した構造は、振動で擦れたり緩んだりする部分がなく、耐振動性および耐久性が高い。網体は、ハウジングにロウ付けまたは溶接により固定してもよい。

また、担体としてラス金網を用いた触媒反応装置は、担体がハニカム構造を有するような触媒反応装置と比べて、担持させた触媒を短時間で触媒活性温度まで昇温させることができる。

網体は、全体が多孔性であっても圧入するのに十分な強度を得ることができるが、多孔性の部分と、対角線または半径方向に延びた支持部分とを備えているデザインとしてもよく、このようなデザインとすることにより、十分な開口率と十分な強度とを容易に確保することが可能である。

この触媒反応装置の１つの形態は、複数の網体を有し、これら複数の網体を、筒状のハウジング内に、このハウジングの軸と直交するように互いに平行に配置するものである。この触媒反応装置の他の形態の１つは、網体を、筒状のハウジング内に、このハウジングの軸に沿って配置するものである。この場合、板状の網体を、ハウジングの軸に沿って配置してもよいが、１枚の網体を丸めて筒状のハウジング内に挿入したり、複数枚の網体をそれぞれ筒状にし、これらを同軸状に筒状のハウジング内に挿入したりしてもよい。さらに、網体の表面積をかせぐために、網体は、波状にまたはジグザグ状に曲げた状態で、ハウジング内に挿入してもよい。ハウジング内に、複数の網体を、流体の流れに対して平行にあるいは垂直に配置することにより、触媒との接触効率を向上し、悪臭成分や有害物質などの除去効率を向上できる。

コイルの配置の好適な１つの例は、コイルを空気が流通可能な形状とし、網体の間に配置するものである。このようにすることにより、ハウジング内の流体の流れに大きな影響を与えることなく、網体を良好に誘導加熱することができる。また、コイルがハウジングの内部に配置されるため、触媒反応装置を小型化することができ、取り扱いも簡単である。また、コイルの配置の他の例は、ハウジングの外部に巻くものである。この場合、ハウジングは、非磁性体または非導電体であることが好ましい。ハウジングは、筒状ではなく、一対の端板を有するものであってもよい。この場合、網体は、これら端板の間を跨ぐように配置し、コイルは、網体の外部に巻くようにするとよい。

図１に、空気清浄機の一例を示している。空気清浄機１は、触媒反応装置１０と、この触媒反応装置１０に空気などの外部流体を送り込むためのファン２と、触媒反応装置１０およびファン２を駆動させるための電力供給ユニット３とを備えている。この空気清浄機１では、ファン２を駆動させ、触媒反応装置１０に外部流体を送り込むことにより、触媒反応装置１０により外部流体中の悪臭成分や有害物質などが酸化分解して除去され、浄化された空気が放出される。

図２に、本発明の第１の実施形態にかかる触媒反応装置１０を示してある。図３に、この触媒反応装置１０を図２中のIII-III線に沿って切断した断面図を示してある。図４に、この触媒反応装置１０を図２中のIV-IV線に沿って切断した断面図を示してある。図５に、図４中の領域Vで囲まれた領域を拡大して示してある。図６に、網体の一部を断面にて示してある。

図２に示すように、この触媒反応装置１０は、外形が円盤状の複数（９枚）の網体１１と、外形が円盤状であって、網体１１を電磁誘導加熱（ＩＨ：Induction Heating）するための２つのコイル１２と、これらの網体１１およびコイル１２を支持する円筒状の非導電性のハウジング１３とを備えている。非導電性のハウジング１３は、耐熱性のプラスチックあるいはセラミックなどにより構成される。９枚の網体１１は、３つのグループに分かれており、２つのコイル１２は、それぞれのグループに挟まれた位置に設置され、コイル１２に高周波の交流を流し、高周波磁束を形成することにより、３つのグループの網体１１に電流を誘起して網体１１が自己発熱するようにしている。

図３に示すように、磁界を発生する誘導コイル１２は、基体に、ワイヤを巻いた構成であり、ハウジング１３の内径と略同径の第１のリング部１２ａと、このリング部材の内径よりも小さい外径を有し、このリング部材と同軸に配置された第２のリング部１２ｂと、第１のリング部材と第２のリング部材との間を繋ぐ４つの架橋部１２ｃとを備える。これらのコイル１２は、円筒状のハウジング１３の内に、このハウジング１３の軸Ｌと直交するように配置されている。

図４に示すように、網体１１は、それぞれ、ハウジング１３の内径と略同径のラス金網からなる担体と、この担体に担持された触媒とを有している。９枚の網体１１は、円筒状のハウジング１３内に、このハウジング１３の軸Ｌと直交するように互いに平行に配置されている。図５に拡大して示すように、網体１１の担体２０は、アルミニウム含有耐熱性合金からなる薄板にラス目加工後、エキスパンド加工してなるラス金網である。また、図６（ａ）および（ｂ）にさらに拡大して示すように、担体２０の表面（孔の内面も含む）には、Ａｌ_２Ｏ_３を含む酸化層２３が形成されている。さらに、酸化層２３には、触媒（Ｐｂ、Ｐｔなど）２４が担持されている。

以下に、網体１１の形成方法の一例を説明する（図６（ａ）参照）。アルミニウム含有耐熱性合金（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｌａ合金）を所望の混合比で調合する。アルミニウム含有耐熱性合金の好適な一例として、Ｃｒが２０％、Ａｌが６％、Ｌａが０．０５％、残りがＦｅ（微量な不純物を除く）という組成を挙げることができる。これを溶融し、圧延を繰り返し、所定の厚みに圧延して箔帯２１にする。

その後、箔帯２１にラス目を入れ、エキスパンドし、延伸させ、編み目状（ラス金網）に加工する。ワイヤーメッシュ状の触媒２４を形成するためには、箔帯２１の厚みは１ｍｍ以下、さらには０．２ｍｍ以下程度のものを採用することが望ましい。さらに好ましくは、箔帯２１の厚みは、４０〜２００μｍである。触媒燃焼に適したラス金網の１つのパラメータは開口率であり、開口率（メッシュ相当）は、１０〜２０（１インチあたり１０〜２０目）程度になるように機械加工することが望ましい。この程度の開口率のラス金網であれば、外部流体Ｆの流通抵抗（通気抵抗）も高くなり過ぎず、担体２０としての機械的強度や、ラス金網の加工歩留まり視点からも好ましい。なお、網体１１の最終形状に合わせ、網体１１の形状を円盤状にしたり、波状にまたはジグザグ状に折り返したり、円筒状に加工したり、ロール状に丸めたりする必要があれば、この段階、すなわち、以下で説明する熱処理の前に行うことが好ましい。

さらに、約８５０℃で、４時間、熱処理を施し、表面にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む耐熱性の酸化層２３を形成し、担体２０とする。８５０℃前後で熱処理することにより、Ｃｒ_２Ｏ_３を含む第１の被覆層とＡｌ_２Ｏ_３を含む第２の被覆層とを有する、高耐熱性・高耐久性の良好な酸化層２３が形成されると考えられている。また、６００℃〜８５０℃、望ましくは８５０℃前後で熱処理することにより、ウィスカーと呼ばれる結晶が形成され、酸化層２３（第２の被覆層）中に、触媒２４の担持能力の高いγ−Ａｌ_２Ｏ_３が効率良く形成されると考えられている。これにより、担体２０が形成される。このように形成した担体２０は、Ｆｅを多く含む強磁性体となる。

さらに、担体２０の表面（酸化層２３の表面）に、白金族触媒２４、例えばＰｔおよびＰｄの少なくとも一方を担持させる。これにより、触媒として機能する網体１１を形成することができる。

網体１１は、また、以下のように形成してもよい（図６（ｂ）参照）。アルミニウム含有耐熱性合金の箔帯２１をラス金網に加工するまでは同様である。ラス金網状に機械加工された箔帯２１を低酸素状態で熱処理する。炉内を真空ポンプにより１×１０^−３Ｔｏｒｒ以下に減圧し、機械加工された箔帯２１を低酸素状態で約９００℃に加熱する（第１の熱処理）。加熱時間は、０．５〜１分（３０〜６０秒）である。これにより、箔帯２１の表面全体（孔の内面を含む）にわたり、アルミリッチ（アルミニウム富裕）な下地層２２が形成される。さらに、炉内を大気圧にし、機械加工され、第１の熱処理が済んだ箔帯２１を空気中で約８５０℃に加熱する（第２の熱処理）。加熱時間は、約４時間である。これにより、下地層２２の表面全体（孔の内面を含む）にわたり、アルミナを含む耐熱性の酸化層２３が形成される。このように形成した担体２０もまた、Ｆｅを多く含む強磁性体となる。

この担体２０の酸化層２３の表面に、白金族触媒２４、例えばＰｔおよびＰｄの少なくとも一方を担持させる。これにより、触媒として機能する網体１１を形成することができる。

Ｆｅ（鉄）およびＣｒ（クロム）を含む合金からなる担体２０は、低価格であって、しかも、耐熱性に優れ、高寿命である。担体２０の耐熱性、耐久性、および耐摩耗性を向上させるためには、３〜７％のＡｌ（アルミニウム）を含有するＦｅ−Ｃｒ基合金を用いることが好ましい。さらに好ましくは、上述したように、担体２０は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｌ、およびＬａ（ランタン）を含む合金を箔帯にして、ラス目加工後、エキスパンド加工して、ラス金網としたものである。

Ａｌを含有するＦｅ−Ｃｒ基合金からなる担体２０は、エキスパンド加工された後に、低酸素雰囲気中で熱処理することにより、表面全体にアルミリッチの下地層２２を形成でき、さらに、その後、空気中で熱処理することにより酸化アルミニウム（アルミナ／Ａｌ_２Ｏ_３）を含む酸化層２３を形成できる。エキスパンド加工された後の箔帯２１に、下地層２２および酸化層２３を形成することにより、多孔性で不織性の担体２０でありながら、多孔加工された部分、たとえば、孔の内面やエッジなどの部分にも酸化層２３を形成することができる。このため、それ自体で触媒反応を期待したり、Ｐｔ（白金）やＰｄ（パラジウム）といった触媒反応に適した白金族金属２４を担持させる酸化層２３の面積を大きくすることができるので、ハウジング１３内における流体と触媒２４との接触面積が大きくなり、浄化能力を向上させることができる。また、振動による磨耗が少なく、耐久性が高く、さらに悪臭成分や有害物質などの浄化効率が高い触媒反応装置１０を提供できる。

担体２０としてＬａを含有する合金を用いる場合、その含有量は、０．０２〜０．０７％であることが好ましく、０．０３〜０．０５％であることがさらに好ましい。このようにＬａを含有させた合金は、８５０℃以下の低温で、担体２０の表面に酸化アルミニウムを含む酸化層２３を形成することが可能である。このときの熱処理は、６５０〜８５０℃で行うことが好ましい。このように低温で熱処理できるため、触媒２４の担持に適した多孔質のγ−アルミナと考えられる酸化層２３を形成することができる。

さらに、Ｌａの含有量が０．０２％程度であると、熱処理時間が長くなり、量産化し難いため、Ｌａの含有量は０．０３％以上であることが望ましい。Ｌａの含有量が０．０９％あるいはそれ以上であると、合金化に問題が生じ易い。また、この場合、酸化層２３中に、多孔質ではないα−アルミナが増加する。さらに、比較的高価なＬａの含有量が増加することはコストの点でも好ましくない。

この触媒反応装置１０を空気清浄機１に適用する場合、ハウジング１３の開口端１３ａおよび１３ｂの一方の開口端（ここでは開口端１３ａとする）をファン２の方向に向け、各コイル１２と電力供給ユニット３とを電気的に接続する。電力供給ユニット３により、触媒反応装置１０の各コイル１２に供給される高周波の交流電流によって、各網体１１の担体２０および触媒２４は誘導加熱され、触媒２４の温度は数秒〜数十秒で触媒活性温度にまで上昇する。本実施形態では、触媒２４も磁性体であり、コイル１２に発生する高周波磁束により、強磁性体の担体２０が自己発熱するのみならず、触媒２４それ自体も自己発熱し、急速に触媒活性温度にすることができる。

ハウジング１３内において、加熱された網体１１の表面（担体２０に担持された触媒２４の表面）にて、外部流体（空気）Ｆに含まれる悪臭成分や有害物質などが酸化分解される。これにより、触媒２４の表面の近傍では、悪臭成分や有害物質の濃度が下がるため、触媒２４から離れた位置に存在する悪臭成分や有害物質は、拡散により触媒２４の表面に補給され、酸化分解される。この繰り返しにより、この空気清浄機１は、触媒２４が自己発熱または担体２０により加熱されるので、空気を加熱しなくても空気中の悪臭成分や有害物質などを除去できる。また、拡散により空気中の悪臭成分や有害物質を除去できるので、ファンを稼動させないスタティックな状態でも空気清浄効果を得ることができる。

ファン２を稼動させることにより、空気清浄機１の除去効率を向上できる。ハウジング１３の一方の開口端１３ａから、ハウジング１３内に送り込まれた外部流体Ｆは、網体１１およびコイル１２の間を通り、加熱された網体１１の表面（担体２０に担持された触媒２４の表面）に接し、外部流体Ｆに含まれる悪臭成分や有害物質などが酸化分解される。悪臭成分や有害物質などが除去された外部流体Ｆは、ハウジング１３の他方の開口端１３ｂから排出される。空気清浄機１では、外部流体Ｆを触媒活性温度まで高温にする必要はなく、外部流体Ｆは、自己発熱した網体１１と接することにより加熱されるだけになる。したがって、ハウジング１３から放出される外部流体Ｆの温度上昇を低く抑えることができ、省エネで経済的な空気清浄機１を提供できる。

また、空気を触媒活性化温度まで加熱する方式の装置と比べて、排出される外部流体の温度を低く抑えることができるため、冷房時の空調負荷を軽減できる。また、ハウジング１３は非導電性であり、ハウジング１３自体は誘導加熱されない。したがって、触媒反応装置１０の外面温度は誘導加熱により積極的には上昇しないため、取り扱いが簡単であり、配置場所も自由に設定できる。また、このタイプの触媒反応装置１０は、誘導コイル１２がハウジング１３に収まるので、ハウジング１３を非磁性体にすることにより、誘導加熱による温度上昇を低く抑えることができる。

また、担体２０としてラス金網を用いているため、担体がハニカム構造を有するような触媒反応装置と比べ、軽量である。ハニカム構造体を外部から誘導加熱する場合は、空気の通路である中心部（深部）を加熱するために、効率が低く、共鳴あるいはノイズなどの要因となり易い低周波の交流を用いる必要がある。これに対し、本例の触媒反応装置１０は、磁性体からなる網体１１に表面電流を誘起して加熱する方式なので熱変換効率が良く、共鳴あるいはノイズなどの要因になり難い、高周波の交流により発生される高周波磁束を用いて触媒２４を加熱することができる。

網体１１は個々としては薄く、誘導加熱しやすいものであり、さらに、この触媒反応装置１０のように、複数の網体１１を、円筒状のハウジング１３の内に、このハウジング１３の軸Ｌと直交するように互いに平行に配置する、つまり、複数の網体１１は、外部流体Ｆの流通方向に積層することにより、ハウジング１３内に複雑な流路を形成できる。したがって、ハニカム構造の担体と同等あるいはそれ以上に、流体と触媒２４との接触効率を高くすることが可能であり、十分な浄化性能を得ることができる。

また、この触媒反応装置１０では、空気が流通可能な形状のコイル１２を、網体１１の間に配置しているため、ハウジング１３内を流通する流体の流れを妨げることなく、網体１１を良好に誘導加熱することができる。したがって、この点でも経済的であり、家庭あるいはオフィスなどで使用しやすい空気清浄機を提供できる。

さらに、ラス金網からなる担体２０は、ハニカム構造を有する担体と比べて軽量であり、熱容量も小さい。したがって、網状の担体２０に担持させた触媒２４を短時間で触媒活性温度にまで昇温させることができる。さらに、誘導加熱は、コイル１２に供給する交流電流を停止すれば網体１１の加熱を停止でき、網体１１の熱容量が小さいために、担体２０への加熱が不足（アンダー）したり、過熱（オーバー）したりさせることなく、担体２０の温度制御が容易となる。また、ラス金網は不織なので繊維同士（繊維状の金属同士）の磨耗が無いため、耐久性が高い。

なお、本実施形態の触媒反応装置１０に適用されるコイル１２の形状はこれに限定されるものではない。ハウジング１３内に配置したときに、ハウジング１３内に空気が流通可能な形状のコイル１２であれば、本実施形態の触媒反応装置１０にコイル１２と置換して採用することができる。また、適当な枚数の網体１１とコイル１２とを交互に並べる配置は、網体１１を効率的に誘導加熱できる好ましい配置例であるが、網体１１およびコイル１２の数および配置は、これに限定されるものではなく、任意に決定することができる。

図７に、本発明の第２の実施形態にかかる触媒反応装置１０ａを示してある。図８に、この触媒反応装置１０ａを図７の中のVIII-VIII線に沿って切断した断面図を示してある。この触媒反応装置１０ａは、第１の実施形態の触媒反応装置１０と置換することで、空気清浄機１に好適に用いることができる。

この触媒反応装置１０ａは、外形円盤状の複数（１５枚）の網体１１と、これら網体１１を支持する円筒状の非導電性のハウジング１３と、ハウジング１３の外部に巻かれたコイル１２とを備えている。網体１１は、それぞれ、ハウジング１３の内径と略同径のラス金網からなる担体２０と、この担体２０に担持された触媒２４を有している。１５枚の網体１１は、円筒状のハウジング１３内に、このハウジング１３の軸Ｌと直交するように互いに平行に配置されている。

担体２０をなすラス金網の形状、担体２０や触媒２４の材料などを含め、他の構成は、上述した第１の実施形態の触媒反応装置１０と同じであるから、重複する説明は、図面に同符号を付して省略する。この触媒反応装置１０ａにおいても、それぞれの網体１１に表面電流を容易に誘起することができ、高い周波数の磁束により効率よく網体１１を加熱できる。なお、網体１１の数は、これに限定されるものではなく、任意に決定することができる。

図９に、本発明の第３の実施形態にかかる触媒反応装置１０ｂを示してある。図１０に、この触媒反応装置１０ｂを図９中X-X線に沿って切断した断面図を示してある。この触媒反応装置１０ｂもまた、第１の実施形態の触媒反応装置１０と置換することで、空気清浄機１に好適に用いることができる。

この触媒反応装置１０ｂは、筒状の２つの網体１１と、これら網体１１を覆うように支持する円筒状の非導電性のハウジング１３と、ハウジング１３の外部に巻かれたコイル１２とを備えている。２つの筒状の網体１１は、それぞれの軸Ｌ１がハウジング１３の軸Ｌと一致するように、ハウジング１３の軸Ｌに沿って配置されている。

担体２０をなすラス金網の形状、担体２０や触媒２４の材料などを含め、他の構成は、上述した第１の実施形態の触媒反応装置１０と同じであるから、重複する説明は、図面に同符号を付して省略する。この触媒反応装置１０ｂでも、非導電性のハウジング１３を採用できるので、ハウジング１３の内部の網体１１に表面電流を容易に誘起することが可能であり、高い周波数の磁束により効率よく、ハウジング１３内の網体１１を加熱できる。

なお、この触媒反応装置１０ｂでは、２つの網体１１を、それぞれの軸Ｌ１がハウジングの軸Ｌと一致するように同軸上に配置しているが、１枚の長い網体をロール状に巻いたものをハウジング内に配置しても同様の効果が得られる。また、２つの網体１１は、表面積をかせぐために、ジグザグ状に曲げられた形状となっているが、ジグザグ状を省略して単に円筒状にしてもよい。

図１１に、本発明の第４の実施形態にかかる触媒反応装置１０ｃを示してある。この触媒反応装置１０ｃは、一対の端板１４ａおよび１４ｂを備えるハウジング１３と、これら端板１４ａおよび１４ｂの間を跨ぐように配置された３つの円筒状の網体１１と、網体１１の外部に巻かれたコイル１２とを備えている。ハウジング１３の一方の端板１４ａは、その中心に、外部流体Ｆを端板１４ａおよび１４ｂの間に流入させるための開口１５を有している。３つの円筒状の網体１１は、それぞれの軸Ｌ１が互いに一致するように、一対の端板１４ａおよび１４ｂの間に配置されている。

担体２０をなすラス金網の形状、担体２０や触媒２４の材料などを含め、他の構成は、上述した第１の実施形態の触媒反応装置１０と同じであるから、重複する説明は、図面に同符号を付して省略する。この触媒反応装置１０ｃにおいても、網体１１、特に外周の網体１１に容易に電流を誘起することができ、網体１１を自己加熱することが可能となる。

この触媒反応装置１０ｃを空気清浄機１に適用する場合、一方の端板１４ａの開口１５をファン２の方向に向けて配置すればよい。このようにすることにより、ファン２によって送り出された外部流体Ｆは、開口１５から一対の端板１４ａおよび１４ｂの間に流れ込み、３つの筒状の網体１１の隙間を通って、網体１１の外部に抜けるように流れる。このとき、網体１１の表面（担体２０に担持された触媒２４の表面）にて、外部流体Ｆに含まれる悪臭成分や有害物質などが酸化分解される。

本発明の触媒反応装置は、脱臭装置、排ガス浄化装置、ＶＯＣ除去装置を含む空気清浄機のほか、触媒によって悪臭成分や有害物質などを酸化分解する装置に、広く用いることができる。

空気清浄機の一例を示す概念図。 本発明の第１の実施形態にかかる触媒反応装置を示す断面図。 図２中III-III線に沿って切断して示す断面図。 図２中IV-IV線に沿って切断して示す断面図。 図４中領域Vで囲まれた領域を拡大して示す平面図。 （ａ）は網体の一例を示す断面図であり、（ｂ）は網体の他の一例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる触媒反応装置を示す断面図。 図７中VIII-VIII線に沿って切断して示す断面図。 本発明の第３の実施形態にかかる触媒反応装置を示す断面図。 図９中X-X線に沿って切断して示す断面図。 本発明の第４の実施形態にかかる触媒反応装置を示す断面図。

符号の説明

１ 空気清浄機、 ２ ファン（送風手段）
３ 電力供給ユニット（電力供給手段）
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 触媒反応装置
１１ 網体、 １２ コイル
１３ ハウジング、 １４ａ、１４ｂ 端板
２０ 担体、 ２４ 触媒
Ｌ ハウジングの軸

Claims (10)

1. 担体に触媒を担持させた少なくとも１枚の網体と、
   前記触媒および／または担体を誘導加熱するためのコイルとを有する触媒反応装置。
2. 請求項１において、前記担体は、磁性体を含む、触媒反応装置。
3. 請求項１または２において、前記少なくとも１枚の網体を支持するハウジングをさらに有する、触媒反応装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記担体は、ラス目加工後、エキスパンド加工してなるラス金網である、触媒反応装置。
5. 請求項３において、当該触媒反応装置は、複数の網体を有し、
   前記複数の網体は、筒状の前記ハウジング内に、当該ハウジングの軸と直交するように互いに平行に配置されている、触媒反応装置。
6. 請求項３において、前記網体は、筒状の前記ハウジング内に、当該ハウジングの軸に沿って配置されている、触媒反応装置。
7. 請求項５または６において、前記コイルは、空気が流通可能な形状であって、前記網体の間に配置されている、触媒反応装置。
8. 請求項５または６において、前記ハウジングは、非磁性体または非導電体であって、前記コイルは、前記非磁性体または非導電体のハウジングの外部に巻かれている、触媒反応装置。
9. 請求項３において、前記ハウジングは、一対の端板を有し、前記網体は、これら端板の間を跨ぐように配置されており、前記コイルは、前記網体の外部に巻かれている、触媒反応装置。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の触媒反応装置と、
    前記触媒反応装置に風を供給する送風手段と、
    前記送風手段に電力を供給する電力供給手段とを有する空気清浄機。

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