JPH1157470A

JPH1157470A - 空気浄化用触媒構造体

Info

Publication number: JPH1157470A
Application number: JP9223569A
Authority: JP
Inventors: Kenkichi Kagawa; 謙吉香川; Teiichi Usami; 禎一宇佐見; Masanori Kawazoe; 政宣川添
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 1999-03-02

Abstract

(57)【要約】【課題】基材を用いることなく、吸着剤と脱臭触媒と
を一体に形成する。【解決手段】吸着剤は、ハイシリカゼオライトで構成
する。脱臭触媒は、Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂、SiO₂ 及びゼオ
ライトのうちの１種類以上の物質である担体に、Ag、P
d、Pt、Mn 及び Rh のうちの１種類以上の金属や該金属
を含有する合金等を触媒成分として担持させて構成す
る。吸着剤と脱臭触媒とは、無機化合物から成る無機バ
インダの接着作用によって格子状に一体に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気中の臭気物質
又は有害物質を捕捉して分解除去する空気浄化用触媒構
造体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビルや住宅の気密性が向上するに
従って、臭気や有害ガスの除去に対する関心が高まって
いる。これに対し、従来より、吸着剤による臭気物質又
は有害物質の除去が行われているが、吸着剤の寿命の点
で問題があった。また、特開昭６１−８１１６号公報に
開示されているように、臭気物質又は有害物質を高温で
酸化分解して除去する方法が提案されている。しかし、
吸着剤による除去のような寿命の問題はないものの、高
温状態でなければ充分な酸化分解が行われず、高温状態
を維持するのに多くのエネルギーを要する等の問題があ
った。

【０００３】そこで、本発明の発明者らは、これらの点
を解決するために、従来よりも低温の２００℃でも充分
な酸化分解が可能な触媒を提案している（特願平９−１
１２１７７号）。詳しくは、Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂、SiO₂
及びゼオライトのうちから選ばれた１種類以上の金属酸
化物又は該金属酸化物と金属の複合酸化物との混合物を
担体とし、該担体に、触媒成分として Ag、Pd、Pt、Mn
及び Rh のうちから選ばれた１種類以上の金属、該金属
を含有する合金もしくは該金属の酸化物、又はこれらの
２種類以上の混合物が担持させることにより触媒を構成
するというものである。

【０００４】また、従来より、上述のような吸着剤と臭
気物質又は有害物質を分解する触媒とを触媒構造体に形
成し、空気清浄等の利用に供するものがある。例えば、
触媒構造体は、特開平５−１４６６８３号公報に開示さ
れているように、吸着剤としてのゼオライト等と触媒と
しての白金族金属とからなる触媒被覆層を基材表面に形
成して構成されている。そして、上記触媒構造体は、臭
気物質又は有害物質を吸着剤によって吸着して除去する
一方、ヒータによって加熱し、吸着剤に吸着された臭気
物質又は有害物質を脱離させることにより該吸着剤の再
生を行う。この再生と同時に触媒が加熱によって活性化
し、該触媒が、吸着剤より脱離した臭気物質又は有害物
質を分解し、該臭気物質又は有害物質を無臭化及び無害
化する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の触媒構造体においては、基材が専ら機械的強度を得
るためのもので、臭気物質又は有害物質の捕集及び分解
という本来の役割には無関係なものであるため、構成要
素が多く、形状が大きくなるという問題があった。ま
た、上記触媒構造体は、加熱と冷却とを繰り返すと、基
材の熱膨張率と触媒被覆層の熱膨張率との違いに起因し
て、該触媒被覆層の割れが生じるという問題があった。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、構成要素を少なくし
て形状の小型化を図ると共に、長期間に亘って使用した
場合にも損傷しない触媒構造体を実現することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、吸着剤と触媒
とが、無機バインダによって一体の単一構成物を形成す
るようにしたものである。

【０００８】具体的に、請求項１記載の発明が講じた手
段は、粒状又は粉末状に形成されて臭気物質又は有害物
質を吸着する吸着剤と、粒状又は粉末状に形成されて臭
気物質又は有害物質を分解する脱臭触媒とを、無機化合
物から成る無機バインダにより一体の空気浄化用触媒構
造体に形成する。また、上記脱臭触媒を、Al₂O₃、Zr
O₂、CeO₂、SiO₂ 及びゼオライトのうちから選ばれた１
種類以上の金属酸化物又は該金属酸化物と金属の複合酸
化物との混合物を担体とし、該担体に、触媒成分として
Ag、Pd、Pt、Mn 及び Rh のうちから選ばれた１種類
以上の金属、該金属を含有する合金もしくは該金属の酸
化物、又はこれらの２種類以上の混合物を担持させて構
成するものである。

【０００９】この発明特定事項により、粒状又は粉末状
の吸着剤及び脱臭触媒が、無機バインダの接着作用によ
って一体に固着して単一の構成物を形成し、少ない構成
要素で形状の小型化が図られる。また、所定の脱臭触媒
を用いているので、臭気物質等の分解を確実に行うこと
ができる。

【００１０】また、請求項２記載の発明が講じた手段
は、請求項１記載の空気浄化用触媒構造体において、吸
着剤を、ゼオライトのうち、SiO₂ のモル分率が Al₂O₃
のモル分率よりも大きいハイシリカゼオライトとするも
のである。

【００１１】この発明特定事項により、所定の吸着剤を
用いているので、臭気物質等の吸着を確実に行うことが
できる。

【００１２】また、請求項３記載の発明が講じた手段
は、請求項１又は２記載の空気浄化用触媒構造体におい
て、無機バインダを、Al₂O₃、SiO₂、ケイ酸コロイド、
ベントナイト、リン酸アルミニウム、水ガラスから選ば
れた１種類以上の無機化合物とするものである。

【００１３】この発明特定事項により、所定物質を無機
バインダとして用いるので、吸着剤と脱臭触媒とが確実
に一体化される。

【００１４】また、請求項４記載の発明が講じた手段
は、請求項１乃至３の何れか１記載の空気浄化用触媒構
造体において、吸着剤と脱臭触媒とを無機バインダによ
って、格子状、フィルタ状又はプレート状に一体に形成
するものである。

【００１５】この発明特定事項により、臭気物質等の除
去に適した形状に構成され、使い勝手のよいものとな
る。

【００１６】

【発明の効果】従って、請求項１記載の発明によれば、
従来のような基材を用いることなく、吸着剤と脱臭触媒
とによって単一の構造物を構成することができるので、
構成要素全体に臭気物質等の除去能力を発揮させること
ができる。この結果、従来に比して構成要素の削減を図
ることができ、形状のコンパクト化を図ることができ
る。また、加熱及び冷却を繰り返しても損傷することが
なく、長期間に亘って信頼性を確保することができる。
また、脱臭触媒の担体及び触媒成分を所定物質に特定し
ているので、臭気物質又は有害物質を確実に分解するこ
とができる。

【００１７】また、請求項２記載の発明によれば、吸着
剤を所定物質に特定しているので、臭気物質又は有害物
質を確実に吸着することができ、空気を確実に浄化する
ことができる。

【００１８】また、請求項３記載の発明によれば、無機
バインダを所定物質に特定しているので、吸着剤及び脱
臭触媒を確実に一体に形成することができる。更に、バ
インダとして Al₂O₃ 又は SiO₂ を用いた場合には、Al₂
O₃ 及び SiO₂ は、バインダとしての作用だけでなく吸
着剤としての機能も備えているため、吸着する臭気物質
又は有害物質の量を増大させることができる。

【００１９】また、請求項４記載の発明によれば、格子
状などに形成しているので、使用状態に適した形状に形
成することができ、実用性を向上させることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２１】図１に示すように、空気清浄機(50a) は本
発明の特徴とする触媒構造体(10)より成る浄化部材(5)
を備えたものであって、室内等に設置されて室内空気を
浄化するものである。

【００２２】上記空気清浄機(50a) のケーシング(51)
には、前面に吸込口(52) が、背面に吹出口(53) が形成
されており、ケーシング(51) の内部は、吸込口(52) か
ら吹出口(53) に亘って風通路(54) に形成されている。

【００２３】上記ケーシング(51) の内部には、風通路
(54) に位置して、プレフィルタ(55)、上記浄化部材(5)
及びヒータ(56) と共にファン(57) が配置されてい
る。

【００２４】上記浄化部材(5) は、図２に示すように、
多数の触媒構造体(10) を縦横に組み合わせて一体に形
成して構成され、上記触媒構造体(10) は、図３に示す
ように、矩形体に形成されている。

【００２５】上記触媒構造体(10) は、本発明の特徴と
して、格子状に形成され、四角形の筒状の枠部(11)
と、該枠部(11) の内側に縦横に形成された格子部(12)
とにより構成されている。そして、上記各格子部(12)
の間が、前面から背面に貫通する空気通路(13) に形成
されている。

【００２６】上記触媒構造体(10) は、粉末状の吸着剤
と粉末状の脱臭触媒とが無機バインダの接着作用によっ
て一体に固着されて形成されている。つまり、上記触媒
構造体(10)は、本発明の最大の特徴として、吸着剤と脱
臭触媒とがそれ自体で直接に無機バインダにより単一の
構造物を構成するように形成されている。

【００２７】次に、上記触媒構造体(10) の組成につい
て説明すると、粉末状の吸着剤及び粉末状の脱臭触媒が
無機バインダの接着作用により一体に固着され、上記脱
臭触媒は、Ag、Pd、Pt、Mn 及び Rh のうちの１種類以
上の金属、該金属を含有する合金もしくは該金属の酸化
物、又はこれらの２種類以上の混合物である触媒成分
が、Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂、SiO₂ 及びゼオライトのうちの
１種類以上の金属酸化物又は該金属酸化物と金属の複合
酸化物との混合物である担体に担持されて構成されてい
る。また、上記吸着剤には、ハイシリカゼオライトが用
いられている。また、上記無機バインダには、Al₂O₃、S
iO₂、ケイ酸コロイド、ベントナイト、リン酸アルミニ
ウム、水ガラスのうち１種類以上の無機化合物が用いら
れている。

【００２８】このとき、吸着剤と脱臭触媒との混合比
は、(脱臭触媒)：(吸着剤)＝0.5：９．５〜２．０：8.0
の範囲とするのが望ましい。これは、脱臭触媒の割合が
過小な場合は、吸着剤に吸着された臭気物質等の分解を
完全に行うことができなくなる一方、脱臭触媒の割合が
過剰な場合は、吸着剤の割合が小さくなり、最適な混合
比の場合に比して触媒構造体(10) に吸着できる臭気物
質等の量が減少してしまうためである。また、上記ハイ
シリカゼオライトについては、SiO₂ のモル分率と Al₂O
₃ のモル分率との比であるシリカ／アルミナ比を５以上
とするのが望ましい。これは、シリカ／アルミナ比が小
さい場合、臭気物質等よりも水蒸気を多く吸着してしま
い、脱臭効果が減少してしまうためである。

【００２９】−運転動作− 本実施形態の空気清浄機(50a) の運転動作について説明
すると、ファン(57)によって吸込口(52) から吸い込ま
れた汚染空気は、プレフィルタ(55) において該汚染空
気に含まれる埃が除去される。その後、上記汚染空気は
浄化部材(5) へ流れ、該浄化部材(5) を構成する触媒構
造体(10) の脱臭動作により臭気物質又は有害物質が除
去されて浄化空気となり、該浄化空気が吹出口(53) よ
り吹き出される。

【００３０】そこで、脱臭動作について説明すると、こ
の脱臭動作は、以下に示す吸着動作、再生分解動作を繰
り返すことにより行われる。

【００３１】先ず、吸着動作について説明すると、臭気
物質又は有害物質を含む汚染空気が、該触媒構造体(10)
の前面側より空気通路(13) へ流入し、この汚染空気
は、枠部(11) 及び格子部(12) の側面(14) に接触しつ
つ空気通路(13) を流れる。その際、汚染空気に含まれ
る臭気物質又は有害物質が、吸着剤に吸着されて取り除
かれ、これによって汚染空気は浄化空気となって空気通
路(13) から流出する。

【００３２】一方、上記吸着動作を行うと、吸着剤に臭
気物質又は有害物質が蓄積されてゆくことになり、該吸
着剤の吸着効果が徐々に減少する。このため、吸着動作
を一定期間行った後に下記の再生分解動作を行うことに
より吸着剤を再生し、吸着効果を維持する。

【００３３】再生分解動作について説明すると、ヒータ
(56) により触媒構造体(10) を加熱する。そして、吸着
剤が加熱されることよって、吸着剤に吸着されていた臭
気物質又は有害物質が該吸着剤から脱離し、吸着剤が再
生されると同時に、吸着剤から脱離した臭気物質又は有
害物質は、加熱されて活性化した触媒によって分解され
無臭化又は無害化される。つまり、再生分解動作により
吸着剤の吸着効果が維持されると共に、吸着剤に吸着さ
れた臭気物質又は有害物質が、触媒によって分解されて
無臭化又は無害化されるため、空気を再び汚染すること
がない。

【００３４】−実施形態１の効果− 本実施形態１によれば、従来のような基材を用いること
なく、吸着剤と脱臭触媒とによって単一の構造物を構成
することができるので、触媒構造体(10) 全体に臭気物
質等の除去能力を発揮させることができる。この結果、
従来に比して構成要素の削減を図ることができ、形状の
コンパクト化を図ることができる。また、加熱及び冷却
を繰り返しても損傷することがなく、長期間に亘って信
頼性を確保することができる。

【００３５】また、触媒構造体(10) を格子状に形成し
ており、空気と枠部(11) 及び格子部(12) の側面(14)
とが接触するため、空気の流通抵抗をあまり増大させる
ことなく、より広い面において吸着剤による臭気物質及
び有害物質の吸着が行わせることができ、空気浄化効果
を増大させることができる。

【００３６】また、無機バインダとして Al₂O₃ 又は Si
O₂ を用いた場合には、Al₂O₃ 及びSiO₂ は、無機バイン
ダとしての作用だけでなく、吸着剤としての作用も備え
ているため、該触媒構造体(10) に吸着できる臭気物質
又は有害物質の量を増大させることができる。

【００３７】−実施形態１の変形例− 本実施形態においては、触媒構造体(10) の枠部(11) の
形状を、図３に示すように、直方体としたが、該枠部(1
1) の形状は直方体に限定されるものではなく、例え
ば、図４に示すように、円筒形または円盤形としてもよ
い。

【００３８】また、図５に示すように、浄化部材(5) 全
体を１つの触媒構造体(10) によって形成するようにし
てもよい。

【００３９】また、格子部(12) は多角形として、空気
通路(13) の断面形状が六角形や三角形になるようにし
てもよい。

【００４０】

【発明の実施の形態２】実施形態２は、実施形態１が本
発明の特徴とする触媒構造体(10) を備えた空気清浄機
(50a) であるのに対して、図６に示すように、空気調和
装置の室内ユニット(50b) に該触媒構造体(10) を組み
込んで、室内空気の空気調和と空気清浄との双方を行う
ようにしたものである。

【００４１】上記室内ユニット(50b) のケーシング(51)
には、前面上部に吸込口(52) が、前面下部に吹出口(5
3) が形成されており、ケーシング(51) の内部は、吸込
口(52) から吹出口(53) に亘って風通路(54) に形成さ
れている。

【００４２】上記ケーシング(51) の内部には、風通路
(54) に位置して、プレフィルタ(55)、上記浄化部材(5)
及びヒータ(56) と共に空気熱交換器(58) とクロスフ
ロー型のファン(57) とが配置されている。

【００４３】上記浄化部材(5) 及び触媒構造体(10)
は、実施形態１のものと同様に構成されている。

【００４４】−運転動作− 先ず、空調運転について説明すると、ファン(57) によ
って吸込口(52) から吸い込まれた汚染空気は、プレフ
ィルタ(55) において該汚染空気に含まれる埃が除去さ
れる。その後、上記汚染空気は浄化部材(5) へ流れ、該
浄化部材(5) を構成する触媒構造体(10) の脱臭動作に
より臭気物質又は有害物質が除去されて浄化空気とな
り、該浄化空気は、空気熱交換器(58) において空気調
和装置の冷媒と熱交換を行うことによって冷却又は加熱
された後に、吹出口(53) より吹き出される。

【００４５】また、上記触媒構造体(10) の脱臭動作は
実施形態１のものと同様である。

【００４６】−実施形態２の効果− 本実施形態によれば、実施形態１の効果と同様の効果が
得られると共に、１つの機器により室内の空気調和と空
気清浄とを行うことができるので、在室者の快適性を向
上させることができる。

【００４７】

【発明の実施の形態３】実施形態３は、実施形態１と同
様に、空気清浄機(50a) に触媒構造体(10) からなる浄
化部材(5) を組み込んだものであるが、該浄化部材(5)
を、実施形態１においては、格子状に形成した触媒構造
体(10) を複数個組み合わせて構成したのに代えて、図
７に示すように、フィルタ状に一体に形成された触媒構
造体(10)を長方形の枠状に形成されたフレーム(16) に
取り付けることにより構成するものである。つまり、上
記触媒構造体(10) は、粉末状の吸着剤及び脱臭触媒を
無機バインダによって一体の繊維状の脱臭繊維(15) に
形成すると共に、該脱臭繊維(15) を編むことによって
通気性のあるフィルタ状に形成されている。

【００４８】その他の構成は、実施形態１と同様であ
る。

【００４９】−運転動作− 本実施形態の運転動作は、実施形態１の空気清浄機(50
a) と同様である。また、触媒構造体(10) の脱臭作用
も、上記実施形態１の脱臭作用と同様であるが、以下の
点が異なる。つまり、実施形態１では、触媒構造体(10)
の枠部(11) 及び格子部(12) の側面(14) において吸着
剤と汚染空気とが接触し、汚染空気中の臭気物質又は有
害物質を除去するようにしたが、本実施形態において
は、上記フィルタ状の触媒構造体(10) を汚染空気が貫
通して流れる際に、上記脱臭繊維(15)の表面において吸
着剤と汚染空気とが接触し、汚染空気中の臭気物質又は
有害物質を除去する。

【００５０】−実施形態３の効果− 本実施形態によれば、触媒構造体(10) はフィルタ状で
あるため浄化部材(5)を薄型にすることができるため、
触媒構造体の占めるスペースを削減することができ、機
器へ組み込む際の制約を減少させることができる。

【００５１】また、触媒構造体(10) は柔軟性を有する
ため、空気清浄機等に組み込む際には、組み込む場所に
合わせて変形させることができ、触媒構造体(10) の使
い勝手を向上させることができる。

【００５２】−実施形態３の変形例− 本実施形態においては、上記触媒構造体(10) を、脱臭
繊維(15) を編むことによってフィルタ状に形成した
が、該脱臭繊維(15) を一体の不織布状に形成しフィル
タ状となるようにしてもよい。

【００５３】

【発明の実施の形態４】実施形態４は、実施形態１と同
様に、空気清浄機(50a) に触媒構造体(10) からなる浄
化部材(5) を組み込んだものであるが、該浄化部材(5)
を、実施形態１においては、格子状に形成した触媒構造
体(10) を複数個組み合わせて構成したのに代えて、図
８に示すように、長方形のプレート状に形成した触媒構
造体(10)を、それぞれの面が平行となるようにフレーム
(16) に取り付けてルーバー状となるよう一体に形成す
るものである。

【００５４】その他の構成は、実施形態１と同様であ
る。

【００５５】−運転動作− 本実施形態の運転動作は、実施形態１の空気清浄機(50
a) と同様である。また、触媒構造体(10) の脱臭作用
も、上記実施形態１の脱臭作用と同様であるが、以下の
点が異なる。つまり、実施形態１では、触媒構造体(10)
の枠部(11) 及び格子部(12) の側面(14) において吸着
剤と汚染空気とが接触し、汚染空気中の臭気物質又は有
害物質を除去するようにしたが、本実施形態において
は、プレート状に形成された触媒構造体(10) の表面に
おいて吸着剤と汚染空気とが接触し、汚染空気中の臭気
物質又は有害物質を除去する。

【００５６】−実施形態４の効果− 本実施形態によれば、触媒構造体(10) を単純な形状に
形成することができるため、該触媒構造体(10) の製造
が容易になる。

【００５７】−実施形態４の変形例− 本実施形態においては、触媒構造体(10) を長方形のプ
レート状に形成したが、該プレート状の触媒構造体(10)
の形状は長方形に限定されるものではなく、その他の
形状であってもよい。

【００５８】

【発明のその他の実施の形態】上記実施形態１乃至４に
おいては、触媒構造体(10) を空気清浄機(50a) 又は空
気調和装置の室内ユニット(50b) に組み込み、室内の空
気清浄を行うようにしたが、該触媒構造体(10) の組み
込み対象は上記のものに限られるものではなく、例えば
冷蔵庫に組み込んで庫内の脱臭を行うよう構成してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１に係る空気清浄機の構造を示す説明
図である。

【図２】実施形態１に係る空気清浄機の浄化部材を示す
斜視図である。

【図３】実施の形態１に係る触媒構造体を示す斜視図で
ある。

【図４】実施の形態１の変形例に係る触媒構造体を示す
斜視図である。

【図５】実施の形態１の変形例に係る空気清浄機の浄化
部材を示す斜視図である。

【図６】実施形態２に係る空気調和装置の室内ユニット
の構造を示す説明図である。

【図７】実施形態３に係る空気清浄機の浄化部材を示す
斜視図である。

【図８】実施形態４に係る空気清浄機の浄化部材を示す
斜視図である。

【符号の説明】

(5) 浄化部材 (10) 触媒構造体 (13) 空気通路 (50a) 空気清浄機 (50b) 室内ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｊ 29/068 Ｂ０１Ｊ 29/068 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒状又は粉末状に形成されて臭気物質又
は有害物質を吸着する吸着剤と、粒状又は粉末状に形成
されて臭気物質又は有害物質を分解する脱臭触媒とが、
無機化合物から成る無機バインダにより一体に形成さ
れ、上記脱臭触媒は、Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂、SiO₂ 及びゼオラ
イトのうちから選ばれた１種類以上の金属酸化物又は該
金属酸化物と金属の複合酸化物との混合物を担体とし、
該担体に、触媒成分として Ag、Pd、Pt、Mn 及び Rh の
うちから選ばれた１種類以上の金属、該金属を含有する
合金もしくは該金属の酸化物、又はこれらの２種類以上
の混合物が担持されて構成されていることを特徴とする
空気浄化用触媒構造体。
【請求項２】請求項１記載の空気浄化用触媒構造体に
おいて、吸着剤は、ゼオライトのうち、SiO₂ のモル分率が Al₂
O₃ のモル分率よりも大きいハイシリカゼオライトであ
ることを特徴とする空気浄化用触媒構造体。
【請求項３】請求項１又は２記載の空気浄化用触媒構
造体において、無機バインダは、Al₂O₃、SiO₂、ケイ酸コロイド、ベン
トナイト、リン酸アルミニウム、水ガラスから選ばれた
１種類以上の無機化合物であることを特徴とする空気浄
化用触媒構造体。
【請求項４】請求項１乃至３の何れか１記載の空気浄
化用触媒構造体において、吸着剤と脱臭触媒とが無機バインダによって、格子状、
フィルタ状又はプレート状に一体に形成されていること
を特徴とする空気浄化用触媒構造体。