JPH08168649A - 脱臭装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、暖房・給湯・乾燥・調理・冷蔵・
空調用機器等において利用される脱臭装置に関するもの
で、長期に渡り周囲の臭気物質を除去できる脱臭装置を
提供することを目的としている。 【構成】 脱臭体に臭気成分を含む空気を通じ、かつ脱
臭体を間欠的に加熱することにより脱臭体中に含まれる
吸着剤の吸着能力を再生する脱臭装置において、少なく
ともアルミナ、貴金属、ペンタシル型ゼオライト、シリ
カの４成分を前記脱臭体に含有させることにより、プラ
スチック材などから発生するスチレンやエチルベンゼン
などの中性臭気の吸着特性を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼、給湯、乾燥、調
理、冷蔵、空調用機器等において利用される脱臭装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、活性炭やゼオライトなどの吸着剤
を脱臭器内に配置して、ガス状の悪臭物質を吸着して脱
臭する方法がおもに用いられてきた。また、オゾン発生
機能を持たせた機器を脱臭装置内に配置して悪臭成分を
オゾンガスによって酸化分解する方式や、貴金属などの
酸化分解触媒を火炎、発熱体などの熱源近傍に設けるこ
とにより触媒を加熱、活性化させ、臭気物質を酸化分解
することにより脱臭を行う方式も採用されている。

【０００３】さらに近年、無機系吸着剤と貴金属などの
酸化分解触媒を有する脱臭体を発熱体などの熱源近傍に
設置し、発熱体に通電されていないときには吸着剤によ
り臭気物質を吸着することにより脱臭を行い、発熱体通
電時には触媒を加熱、活性化し、脱臭体に接触した臭気
物質の酸化分解を行うと同時に、吸着剤に吸着した臭気
物質を酸化分解し吸着剤の再生を行う方式も行われてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の無機系
吸着剤と酸化分解触媒からなる脱臭体による脱臭法には
以下に示すような課題があった。

【０００５】従来の脱臭法では、人間や動物の生理作用
や食品類の分解によって発生する含硫黄有機化合物や含
窒素有機化合物の吸着、脱臭には優れているものの、中
性臭気（例えばプラスチック材から発生するスチレン、
エチルベンゼンなど）の吸着には活性が低いという問題
があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともア
ルミナ、貴金属、ペンタシル型ゼオライト、シリカの４
成分よりなる触媒層を基材上に形成した脱臭体と前記脱
臭体を間欠的に加熱する加熱手段を有することを特徴と
する脱臭装置である。

【０００７】また、本発明はペンタシル型ゼオライトと
してＨ−ＺＳＭ−５，Ｃｕ−ＺＳＭ−５あるいは前記ゼ
オライト２種の混合体であることを特徴する脱臭装置で
ある。また、本発明はＨ−ＺＳＭ−５のＳｉＯ₂／Ａｌ₂
Ｏ₃モル比が５０〜４００であることを特徴とする脱臭
装置である。

【０００８】

【作用】脱臭体中の無機系吸着剤としてペンタシル型ゼ
オライトを脱臭体に添加することにより、中性臭気（ス
チレン、エチルベンゼン）を、ゼオライトの細孔内で吸
着し、異臭を抑制することができる。この作用は他のゼ
オライト（Ａ，Ｘ，Ｙ，モルデナイトなど）よりもペン
タシル型ゼオライトにおいて顕著であり、その中でも強
い酸性質を有するＨ−ＺＳＭ−５が最も優れた作用を有
する。さらに、Ｈ−ＺＳＭ−５をＣｕイオン交換するこ
とによりさらに吸着力が高くなり、効果的に脱臭でき
る。なお、Ｈ−ＺＳＭ−５のＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル比
は５０〜４００が適当である。

【０００９】

【実施例】スチレン、エチルベンゼンなどの中性臭気
は、従来のゼオライト（Ａ，Ｘ，Ｙ，モルデナイトな
ど）では効果的に脱臭できないといった問題を有してい
たが、本発明者らはペンタシル型ゼオライトが、中性臭
気の吸着、脱臭に著しく有効であることを見い出した。

【００１０】この新しい知見にもとづいて、種々の実験
を試み、ペンタシル型ゼオライトの有効性、中でも、Ｈ
−ＺＳＭ−５，Ｃｕ−ＺＳＭ−５の２種が最も高活性で
あることを見い出した。さらに、Ｈ−ＺＳＭ−５のＳｉ
Ｏ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル比は５０〜４００が適当である。ペ
ンタシル型ゼオライトは、Ｈ−ＺＳＭ−５，各種イオン
交換ＺＳＭ−５，各種メタロシリケ−トなどを用いるこ
とができる。

【００１１】活性アルミナは、β-,γ-,δ-,θ-,η-,ρ
-,χ-アルミナなどの準安定アルミナである。また、ア
ルミナ表面に希土類酸化物などの助触媒を担持させるこ
とにより、さらに活性を向上させることができる。さら
に活性アルミナにバリウムを含有させることによりアル
ミナの熱安定性を向上することができ望ましい。

【００１２】貴金属は、ＰｔまたはＰｄを用いることが
望ましく、ＰｔとＰｄの両方を用いた場合さらに望まし
い。これは、ＰｔやＰｄの酸化分解力がＲｈやＩｒに比
べて高く、ＰｔとＰｄの両方を用いることによりさらに
高活性となるためである。また、Ｒｕを用いた場合、高
温での使用によりＲｕが揮散し有害物質となる。

【００１３】酸化銅とはその原料として、塩化銅、硝酸
銅、酢酸銅、硫酸銅などを熱分解して用いることができ
る。

【００１４】シリカとは、二酸化珪素であるが、熱分解
により二酸化珪素となる珪酸を代わりに用いた方が触媒
層のより強い密着性が得られる。

【００１５】本発明の脱臭装置の代表的な１実施例を図
１に示す。図１において１はニクロム線、２は石英管、
３は触媒被膜、４は碍子である。

【００１６】以下に具体的な実施例を示す。 ＜実施例１＞触媒の最適組成を検討するために以下の実
験を行った。塩化白金酸水溶液とアルミナをボールミル
を用いて十分に混合した後、５００℃にて焼成、粉砕
し、Ｐｔを担持したアルミナを調製した。このＰｔを担
持したアルミナ１６０ｇと、シリカを２０ｗｔ％含むコ
ロイダルシリカ水溶液４００ｇと、水２００ｇ及びペン
タシル型ゼオライト１６０ｇとをボールミルを用いて充
分に混合して、スラリーを調製した。さらに、上記のス
ラリーの所定量において、貴金属，アルミナ，ペンタシ
ル型ゼオライト（Ｈ−ＺＳＭ−５），コロイダルシリカ
の４成分を下記の（表５）の組み合わせで６種類のスラ
リーを調製した。

【００１７】一方、外径１０ｍｍ、内径９ｍｍ、長さ３
４４ｍｍの石英管２の外周面を脱脂洗浄し、この石英管
２の両側３３ｍｍを除く中心部の外周面にスラリーをス
プレ−法で塗装した後、１００℃で２時間乾燥し、５０
０℃で１時間焼成して、触媒被膜３を有する石英管２を
作製した。被膜重量は１．０ｇであり、Ｐｔ含有量は、
２５ｍｇである。

【００１８】この石英管２に、４０Ωのコイル状ニクロ
ム線１を内蔵させ、碍子４により石英管２の両側を絶
縁，保持し発熱体を作製した。

【００１９】これらの発熱体についてスチレン浄化試験
を行った。スチレン浄化試験は、２５０ｌの立方体のフ
ッソ樹脂製の容器の中に発熱体を置き、濃度が８ｐｐｍ
になるようにスチレンを容器に注入し９０分後のスチレ
ン濃度を調べることにより行った。なお、発熱体は加熱
せず、測定はガスクロマトグラフにより行った。

【００２０】また、同様の浄化試験を、野菜などの腐敗
臭であるメチルメルカプタンについても行った。２つの
浄化試験の結果を（表１）に示した。

【００２１】

【表１】

【００２２】（表５）に示すとおり、上記の浄化試験に
おいて触媒の活性化には、少なくとも貴金属、アルミ
ナ、ペンタシル型ゼオライト、コロイダルシリカの４成
分が必要である。

【００２３】＜実施例２＞ゼオライトの種類とスチレン
及びエチルベンゼンの吸着特性との関係を調べるため、
以下の検討を行った。

【００２４】実施例１のスラリーにペンタシル型ゼオラ
イトとしてＮａ−ＺＳＭ−５を加えてスラリーを調製し
た。比較のために、このスラリーのＮａ−ＺＳＭ−５の
代わりに、Ｃｕ−Ａ，Ｎａ−Ｘ，Ｎａ−Ｙ，Ｎａ−モル
デナイトの４種類のゼオライトにつき、それぞれ同様に
調製し、同時に発熱体を作製した。

【００２５】これらの発熱体についてスチレン及びエチ
ルベンゼン浄化試験を行った。スチレン浄化試験は、２
５０ｌの立方体のフッソ樹脂製の容器の中に発熱体を置
き、濃度が８ｐｐｍになるようにスチレンを容器に注入
し９０分後のスチレン濃度を調べることにより行った。
なお、発熱体は加熱せず、測定はガスクロマトグラフに
より行った。エチルベンゼン浄化試験についても同様に
行った。２つの浄化試験の結果を（表２）に示した。

【００２６】

【表２】

【００２７】（表２）に示すとおり、ペンタシル型ゼオ
ライトであるＮａ−ＺＳＭ−５が他のゼオライト（Ａ，
Ｘ，Ｙ，モルデナイト）よりもスチレン、エチルベンゼ
ンの吸着に優れている。

【００２８】＜実施例３＞スチレン、エチルベンゼンの
吸着特性と各種ペンタシル型ゼオライトとの効果を調べ
るため、以下の検討を行った。

【００２９】実施例１のスラリーにおいてゼオライトと
してＨ−ＺＳＭ−５，Ｎａ−ＺＳＭ−５，Ｃｕ−ＺＳＭ
−５，シリカライト，Ｇａ−シリケート，Ｔｉ−シリケ
ートの６種類のペンタシル型ゼオライトを用い、実施例
１と同様に発熱体を作製した。

【００３０】次に、実施例１と同様に、これらの発熱体
についてメチルメルカプタン浄化試験を行い、スチレ
ン、エチルベンゼンの吸着特性を検討した。結果を（表
３）に示した。

【００３１】

【表３】

【００３２】（表３）に示すとおり、Ｃｕ−ＺＳＭ−
５，Ｈ−ＺＳＭ−５，Ｎａ−ＺＳＭ−５の順にスチレ
ン、エチルベンゼンの吸着能力に優れている。ＺＳＭ−
５でＨ型がＮａ型よりも高活性であるのはＨ型ゼオライ
トが有する強い酸性質に起因するものと考えられる。ま
た、Ｃｕ−ＺＳＭ−５が高活性であるのは、ゼオライト
の結晶格子中のＣｕ原子が中性臭気（スチレン、エチル
ベンゼン）に対して吸着能を有することに起因する。

【００３３】＜実施例４＞中性臭気（スチレン、エチル
ベンゼン）の吸着特性とＨ−ＺＳＭ−５のＳｉＯ ₂／Ａ
ｌ₂Ｏ₃比との関係を調べるため、以下の検討を行った。
実施例１のスラリーにおいてＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃比の異
なる５種類のＨ−ＺＳＭ−５を用い、実施例１と同様に
発熱体を作製した。

【００３４】次に、実施例１と同様に、これらの発熱体
についてスチレン及びエチルベンゼン浄化試験を行っ
た。浄化試験の結果を（表４）に示した。

【００３５】

【表４】

【００３６】（表４）に示すとおり、Ｈ−ＺＳＭ−５の
中性臭気（スチレン、エチルベンゼン）の吸着に関して
は、ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル比の値が５０〜４００が適
当である。

【００３７】＜実施例５＞実施例１のスラリーの調製法
による発熱体をＡとし、実施例１のスラリーの調製法に
おいて貴金属をアルミナに担持せず、混合時に貴金属溶
液を加える方法で調製したスラリーによる発熱体をＢと
した。また、、実施例１のスラリーの調製法において、
貴金属をアルミナに担持する際に同時に硝酸銅を加え貴
金属、酸化銅を担持したアルミナを調製した。このよう
に、貴金属＋酸化銅／アルミナを含むスラリーによる発
熱体をＣとした。さらに実施例１のスラリーの調製法に
おいて、混合時に発熱体Ｃと同量の酸化銅粉末を加えて
調製したスラリーによる発熱体をＤとした。なお、発熱
体Ｃ，Ｄにおける触媒中の酸化銅の含有量はＣ，Ｄとも
に、１０ｗｔ％とした。これらの発熱体について、メチ
ルメルカプタン浄化試験を行い、触媒の初期性能を測定
した。次に、発熱体に９００℃、２０時間熱処理を施し
た。その後、メチルメルカプタン浄化試験を再度行い、
熱処理後の触媒性能と熱処理前の初期性能を比較した。
結果を（表５）に示した。

【００３８】

【表５】

【００３９】（表５）から明らかなように、酸化銅を添
加することにより耐熱性が著しく向上した。また、酸化
銅の添加方法によっても耐熱性に差が生じることがわか
る。すなわち、酸化銅を粉末としてスラリーに加える調
製法よりも、硝酸銅溶液をアルミナに貴金属溶液ととも
に含浸、熱分解する方法の方が耐熱性が高い。

【００４０】さらに、（表５）から、触媒の吸着性能の
耐熱性向上は貴金属、アルミナ、Ｈ−ＺＳＭ−５、シリ
カの４成分に酸化銅を加えることによってはじめて達成
されるものであることがわかる。貴金属のみを担持した
アルミナや酸化銅のみを担持したアルミナでは耐熱性に
は効果がなく、貴金属と酸化銅の２成分を同時にアルミ
ナに担持させることによってはじめて耐熱性に効果を発
揮する。

【００４１】＜実施例６＞実施例１で調製したスラリー
において、スラリー中のコロイダルシリカを、最終固形
分中に含まれる無機バインダーの量が同じになるよう
に、種々の無機バインダーに置き換えたスラリーを調製
し、実施例１と同様の発熱体を調製した。これらの触媒
被覆層の膜硬度について調べるために、ＪＩＳＧ−３３
２０の鉛筆硬度試験を行った。また、それぞれの発熱体
についてスチレン浄化試験を実施例１の要領で行った。
結果を（表６）に示した。

【００４２】

【表６】

【００４３】（表６）に示すように、アルミナゾルやベ
ントナイトを用いると結合力が弱く被覆層硬度は向上す
るものの多孔質な被覆層ができず、触媒活性が低下し
た。これらに対し、無機バインダーとしてコロイダルシ
リカを用いると、触媒活性を低下させること無く強固な
被覆層を形成することができ、最も望ましい。

【００４４】さらに、基材と触媒被膜の密着性を調べる
ために以下の検討を行った。幅１００ｍｍ×９０ｍｍ,
厚さ１ｍｍの石英板、鉄板、アルミニウム板、ステンレ
ス板をそれぞれ脱脂洗浄した。これらの基材の片面に実
施例１のスラリーを塗布し、４００℃にて焼成し重量
１．０ｇの被膜を調製した。

【００４５】これらについて４００℃で加熱しすぐに室
温の水中に落下させる水中急冷試験を５回繰り返し、被
膜の剥離の有無を調べた。結果を（表７）に示した。

【００４６】

【表７】

【００４７】以上のように、密着性の面で、石英が最も
優れており、アルミニウムのように熱膨張の著しいもの
に関しては密着性は低いものとなった。このように、石
英や比較的熱膨張の少ない金属を基材に選ぶことにより
触媒被膜と基材の密着性を向上させることができる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明の脱臭体を用いるこ
とにより、プラスチック材などから発生するスチレンや
エチルベンゼンなどの中性臭気の脱臭性能を向上させる
ことができる。また、電気抵抗体もしくは電気抵抗体を
内蔵した基材の外表面に無機バインダーを用いて被膜と
して脱臭体を形成することにより、耐熱衝撃性に優れた
脱臭体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いた発熱体の実施例の構成を示す図

【符号の説明】

１ ニクロム線 ２ 石英管 ３ 触媒被膜 ４ 碍子 ５ 空気流

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢ 53/81 ＺＡＢ 53/38 53/74 Ｂ０１Ｊ 29/40 ＺＡＢ Ａ Ｈ０５Ｂ 3/44 0380−3Ｋ Ｂ０１Ｄ 53/34 １１６ Ｈ 53/36 Ｋ Ｄ Ｇ (72)発明者 脇田 英延 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくともアルミナ，貴金属，ペンタシル
   型ゼオライトおよびシリカを含む触媒層を基材上に形成
   した脱臭体と、前記脱臭体を間欠的に加熱する加熱手段
   を有することを特徴とする脱臭装置。
2. 【請求項２】ペンタシル型ゼオライトがＨ−ＺＳＭ−
   ５、Ｃｕ−ＺＳＭ−５あるいは前記ゼオライト２種の混
   合体であることを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
3. 【請求項３】Ｈ−ＺＳＭ−５のＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル
   比が５０〜４００であることを特徴とする請求項２記載
   の脱臭装置。
4. 【請求項４】アルミナが貴金属及び酸化銅を担持して用
   いることを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
5. 【請求項５】加熱手段が基材中に内蔵されるか、あるい
   は加熱手段として基材自体が電気抵抗体として通電によ
   り発熱することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
   記載の脱臭装置。