JPH10277399A - 空気浄化用触媒構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空気中の臭気成分または有害成分を吸着する吸
着剤と触媒とを有する触媒構造体をヒータで加熱して吸
着剤を再生する時の熱の利用効率を高める 【解決手段】ヒータに触媒を担持させてなる触媒ヒータ
（８）を触媒構造体（１）の内部に配置し、これを表裏
の吸着剤（９），（９）によって覆うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気中の臭気成分
または有害成分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。

【０００２】

【従来の技術】空気中の臭気成分または有害成分を除去
するために、該臭気成分または有害成分を吸着する吸着
剤と、該吸着剤から脱離する臭気成分または有害成分を
分解する触媒と、吸着剤及び触媒を加熱するヒータとを
組み合わせてなる触媒構造体を空気浄化装置、冷蔵庫、
エアコンディショナー等に組み込む、という技術は一般
に知られている。この場合、吸着剤は、ヒータによる加
熱によって臭気成分または有害成分を脱離させることに
よって再生することになる。

【０００３】例えば特開平５−１４６６８３号公報に
は、基材の表面に、吸着剤として働くゼオライト及び活
性アルミナを担体として、これに触媒として働く白金族
金属を担持させてなる触媒層を形成し、基材の背面側に
ヒータを配置してなる空気浄化用触媒構造体が記載され
ている。これは、室内の臭気成分をゼオライト及び活性
アルミナによって吸着し、吸着能力の限界近くになった
ときに触媒層を加熱することによって臭気成分を酸化分
解することにより、これを再生するというものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の空気浄
化用触媒構造体は、吸着剤と触媒とからなる吸着・触媒
体をヒータによって外側から加熱するから、例えば冷房
している室内など温度がコントロールされている空間で
の使用には適さない。すなわち、ヒータの熱が冷房して
いる室内に発散するため、吸着・触媒体の温度上昇に利
用される熱の割合（熱利用効率）が低く、温度を速やか
に上昇させることができないとともに、エネルギーのロ
スが大きく不経済であった。一方、上記エネルギーロス
を少なくするために、吸着・触媒体の表面積を小さくす
ると、必要な脱臭能力を確保することができなくなる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、このような
課題に対して、ヒータを例えばサンドイッチ型構造の採
用によって触媒構造体の内部に組み込めば、吸着のため
の表面積を大きくしても、上記熱利用効率の向上及びエ
ネルギーロスの低減を図ることができることを見出だし
て、本発明を完成したものである。

【０００６】すなわち、この出願の発明は、空気中の臭
気成分または有害成分を吸着する吸着剤（９）と、該吸
着剤（９）に吸着された臭気成分または有害成分を分解
する触媒（１２）と、該吸着剤（９）及び触媒（１２）
を加熱するヒータ（１１）とを備えた空気浄化用触媒構
造体であって、内部に上記触媒（１２）とヒータ（１
１）とが設けられ且つ表裏両面が吸着剤（９）によって
覆われてなる板状に形成され、空気が表裏に通り抜ける
通気性を有することを特徴とする。

【０００７】この発明の場合、臭気成分または有害成分
を含む空気は当該触媒構造体を表裏に通過するときに表
面の吸着剤（９）によって臭気成分または有害成分が吸
着され、清浄な空気となる。ヒータ（１１）を作動させ
ると、その熱によって触媒（１２）が加熱されるととも
に、表裏の吸着剤（９）が内側から加熱される。その結
果、この吸着剤（９）に吸着されていた臭気成分または
有害成分が脱離し触媒（１２）によって分解され、吸着
剤（９）は再生されることになる。

【０００８】そうして、ヒータ（１１）が表裏両面の吸
着剤（９）で覆われて触媒構造体に埋設された状態にな
っているため、ヒータ（１１）の熱が外部に直接放散さ
れることはない。すなわち、ヒータ（１１）の熱は、表
裏両面の吸着剤（９）を加熱した結果として、該吸着剤
（９）を介して放散されることになり、吸着剤（９）及
び触媒（１２）の加熱に利用されずに無駄に放散される
熱が少なくなる。

【０００９】上記触媒（１２）については、例えば金属
等による線材を同一平面上でジグザグに若しくは渦巻状
等に曲げ加工して又は網状に編んで平たく形成された基
材に、ウォッシュコート等によって担持させて設けるこ
とができる。触媒（１２）の担持については、上記基材
に触媒成分（触媒金属）を直接担持させることができ、
あるいは触媒成分を活性アルミナその他の母材に担持さ
せてなるものを上記基材に担持させるようにしてもよ
い。また、触媒成分を母材に担持させてなる触媒（１
２）を水和アルミナその他のバインダによって固めて板
状に形成したものや、コージェライトその他の多孔質板
状基材に触媒（１２）を担持させてなるものを設けるこ
ともできる。

【００１０】上記触媒成分としては、例えば、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ等を採用する
ことができ、これらのうちから選ばれた１種を又は２種
以上を組み合わせて担持させるようにすればよい。上記
母材としては、上記活性アルミナの他に、例えば、セリ
ア、ジルコニア、チタニア、シリカ、酸化亜鉛、酸化ラ
ンタン、酸化プラセオジム、ゼオライト等であってもよ
く、これらのうちから選ばれた１種を又は２種以上を組
み合わせて用いることができる。

【００１１】上記ヒータ（１１）については、電熱線を
同じく曲げ加工等によって平たく形成して触媒構造体の
内部に配置することができる。

【００１２】上記吸着剤（９）については、上記触媒
（１２）と同じく、線材による基材又はコージェライト
その他の多孔質板状基材に担持させて、あるいはバイン
ダによって固めて板状にして、あるいは繊維状の吸着剤
（９）を板状に圧縮成形して、設けることができる。例
えば、ゼオライトやシリカゲル、活性アルミナ、あるい
は活性炭繊維等を吸着剤（９）として採用すればよい。

【００１３】上記触媒構造体は、吸着剤（９）及び触媒
（１２）の各々を板状に形成し、これらとヒータ（１
１）とを重ね合わせることによって、あるいはそれらを
接合することによって形成することができ、あるいは、
板状触媒（１２）とヒータ（１１）とを重ね合わせた状
態でこれに吸着剤（９）のスラリーをウォッシュコート
するなどして、形成することができる。すなわち、触媒
構造体は、各板状要素を単に重ね合わせたサンドイッチ
構造にしても、それらを接合その他の方法によって一体
化した一体構造にしてもよい。

【００１４】この出願の他の発明は、空気中の臭気成分
または有害成分を吸着する吸着剤（９）と、該吸着剤
（９）に吸着された臭気成分または有害成分を分解する
触媒（１２）と、該吸着剤（９）及び触媒（１２）を加
熱するヒータ（１１）とを備えた空気浄化用触媒構造体
であって、上記吸着剤（９）の層を間においてその両側
のいずれにも上記触媒（１２）及びヒータ（１１）が配
置され且つ表裏両面が断熱材層（１３）に覆われてなる
板状に形成され、空気が表裏に通り抜ける通気性を有す
ることを特徴とする。

【００１５】すなわち、この発明は、吸着剤（９）層が
中心に配置され、これが触媒（１２）及びヒータ（１
１）の組によって両側から挾まれ、さらにその両外側か
ら断熱材層（１３）によって挾まれている点に特徴があ
る。

【００１６】この触媒構造体の場合は、吸着剤（９）及
び触媒（１２）の働き自体は先の発明と同様であるが、
吸着剤（９）を再生するときには、これがその両側から
ヒータ（１１）によって加熱されることになり、温度が
速やかに上昇することになる。このとき、ヒータ（１
１）に相接して配置された触媒（１２）が同時に加熱さ
れる。ヒータ（１１）は吸着剤（９）の層の両側に配置
されているが、該ヒータ（１１）はさらにその外側に配
置された断熱材層（１３）によって外部に露出しないよ
うに覆われているため、このヒータ（１１）の熱が外部
に無駄に放散されてしまうことがない。

【００１７】この発明の場合も、吸着剤（９）、触媒
（１２）及びヒータ（１１）の各々については、先の発
明と同様に構成することができ、断熱材層（１３）につ
いては、例えばグラスウールその他の断熱性の高い材料
を板状に成形したものを用いることができる。あるい
は、上記吸着剤（９）と同じものを断熱材として用いる
こともできる。その場合は、断熱材層（１３）が空気中
の臭気成分または有害成分の吸着の働きをするととも
に、内部の吸着剤（９）の層を加熱するときの熱の逃げ
を少なくする断熱の働きをすることになる。また、触媒
構造体は板材同士の重ね合わせや接合、ウォッシュコー
ト等の手段を用して形成することができる。

【００１８】この出願のさらに他の発明は、空気中の臭
気成分または有害成分を吸着する吸着剤（９）と、該吸
着剤（９）に吸着された臭気成分または有害成分を分解
する触媒と、該吸着剤（９）及び触媒を加熱するヒータ
とを備えた空気浄化用触媒構造体であって、上記ヒータ
が、電熱線を同一平面上で曲げ加工して又は網状に編ん
で平たく形成されたものであり、該ヒータの電熱線に上
記触媒が担持されて触媒ヒータ（８）が形成されてお
り、内部に上記触媒ヒータ（８）が配置され且つ表裏両
面が上記吸着剤（９）によって覆われてなる板状に形成
され、空気が表裏に通り抜ける通気性を有することを特
徴とする。

【００１９】この発明の場合は、電熱線が触媒の担体に
なっていて、この両者が一体になっている点に特徴があ
り、電熱線は触媒を内部から加熱するとともに、吸着剤
（９）をその内側から加熱することになる。そして、最
初に説明した発明と同様に、触媒ヒータ（８）は吸着剤
（９）によって表裏両面から覆われているため、該触媒
ヒータ（８）の熱が外部に直接放散されることが避けら
れる。また、電熱線を触媒の担体に利用しているから、
該触媒を担持させるための基材を別途設ける必要がな
い。吸着剤（９）及び触媒の働き自体は先の発明の同様
である。

【００２０】上記触媒ヒータ（８）については、電熱線
に触媒成分を直接担持させて形成することができ、ま
た、触媒成分を母材に担持させてなるものを電熱線に担
持させるようにしてもよい。また、触媒構造体は板材同
士の重ね合わせや接合、ウォッシュコート等の手段を用
して形成することができる。

【００２１】この出願のさらに他の発明は、空気中の臭
気成分または有害成分を吸着する吸着剤（９）と、該吸
着剤（９）に吸着された臭気成分または有害成分を分解
する触媒と、該吸着剤（９）及び触媒を加熱するヒータ
とを備えた空気浄化用触媒構造体であって、上記ヒータ
が、電熱線を同一平面上で曲げ加工して又は網状に編ん
で平たく形成されたものであり、該ヒータの電熱線に上
記触媒が担持されて触媒ヒータ（８）が形成されてお
り、上記吸着剤（９）の層を間においてその両側に上記
触媒ヒータ（８）が配置され且つ表裏両面が断熱材層
（１３）によって覆われてなる板状に形成され、空気が
表裏に通り抜ける通気性を有することを特徴とする。

【００２２】この発明の場合も、吸着剤（９）及び触媒
の働き自体は先の発明と同様であるが、吸着剤（９）を
再生するときには、これがその両側から触媒ヒータ
（８）によって加熱されることになり、温度が速やかに
上昇することになり、また同時に該触媒ヒータ（８）の
触媒が加熱される。触媒ヒータ（８）は吸着剤（９）の
層の両側に配置されているが、さらにその外側に配置さ
れた断熱材層（１３）によって外部に露出しないように
覆われているため、この触媒ヒータ（８）の熱が外部に
無駄に放散されてしまうことがない。

【００２３】上記吸着剤（９）の層、触媒ヒータ（８）
及び断熱材の各々については、先の発明と同様に構成す
ることができる。また、触媒構造体は板材同士の重ね合
わせや接合、ウォッシュコート等の手段を用して形成す
ることができる。

【００２４】

【発明の効果】従って、この出願の各発明によれば、ヒ
ータ（１１）を触媒構造体の内部に配置し、その両側に
吸着剤（９）又は断熱材の層を配置してこれを覆うよう
にしたから、吸着剤（９）を再生するときのヒータ（１
１）の熱の外部に逃げる量が少なくなって、吸着剤
（９）及び触媒（１２）の加熱に有利になるとともに、
熱エネルギーのロスが少なくなり、吸着剤（９）の吸着
面積を大きくして、吸着能力を高めることが容易にな
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】

＜実施形態１＞本形態は図１及び図２に示されており、
（１）は空気清浄機であり、これは、室内空気を取り入
れ臭気成分または有害成分を吸着除去し清浄にした状態
で吹き出す空気流路（２）を備えている。空気流路
（２）の空気取入口（３）は空気清浄機（１）の側面に
開口し、空気吹出口（４）は空気清浄機の反対側の側面
に開口している。空気流路（２）には、その上流側から
プレフィルタ（前置きフィルタ）（５）、触媒構造体
（６）、送風ファン（７）が順に設けられている。

【００２６】上記プレフィルタ（５）は、室内空気の浮
遊物質を除去するためのものであり、目の細かい網、不
織布等によって形成されている。

【００２７】触媒構造体（６）は、図２にも示すよう
に、触媒ヒータ（８）を間においてこれをその両側から
吸着剤板（９），（９）によって挾んだサンドイッチ型
のものであり、触媒ヒータ（８）及び吸着剤板（９），
（９）を重ね合わせることによって形成されている。触
媒ヒータ（８）は、縦横の電熱線を編んで網状に形成し
たヒータ本体に触媒を担持させてなるものである。ヒー
タ本体の電熱線同士は絶縁されている。触媒は活性アル
ミナ等の母材に触媒成分を担持させてなるものである。
また、吸着剤板（９）は、ゼオライト等の吸着剤をバイ
ンダによって固めて板状に成形したものである。この触
媒構造体（６）は空気がその表裏に通り抜けることがで
きる通気性を有する。

【００２８】従って、上記送風ファン（７）を駆動する
と、室内空気は、上記空気流路（２）の空気取入口
（３）から吸い込まれ、浮遊成分がプレフィルタ（５）
によって除去されて触媒構造体（６）に達する。そこ
で、空気中の臭気成分または有害成分が吸着剤板（９）
に吸着除去されて、空気吹出口（４）から清浄になった
空気が再び室内に吹き出されることになる。この場合、
空気中の臭気成分または有害成分は、吸着構造体（６）
の上流側に配置された吸着剤板（９）で吸着されるとと
もに、該部分を通過した場合でも、下流側に配置された
吸着剤板（９）で吸着され、高い浄化率を期待すること
ができる。

【００２９】上記吸着剤板（９）の吸着が飽和したら、
空気流路（２）の空気取入口（３）及び空気吹出口
（４）を遮断して触媒ヒータ（８）のヒータ本体に通電
してこれを発熱させる。これにより、触媒ヒータ（８）
の触媒が加熱されてその活性の発現が促進されるととも
に、吸着剤板（９），（９）が内側から加熱されて臭気
成分または有害成分を脱離する。この脱離した臭気成分
または有害成分は触媒ヒータ（８）の触媒によって速や
かに分解される。このため、臭気成分または有害成分が
再び室内に洩れることが防止される。

【００３０】上記ヒータ本体の発熱時において、触媒ヒ
ータ（８）は吸着剤板（９），（９）によって覆われて
いるから、該触媒ヒータ（８）の熱が触媒構造体（６）
の外に逃げる量は少なく、しかも、空気流路（２）の出
入り口が塞がれているから、空気清浄機（１）の外に逃
げる熱量も少なく、吸着剤板（９）及び触媒が効率良く
加熱されるとともに、室内温度の上昇が避けられる。

【００３１】なお、上記空気流路の空気取入口（３）及
び空気取出口（４）には予めシャッターを設けておいて
開閉するようにしてもよい。また、触媒構造体（６）
は、空気清浄機（１）から取り外して別の場所で加熱す
るようにしてもよい。

【００３２】＜実施形態２＞図３に本形態の触媒構造体
（６）を示す。この触媒構造体（６）は、ヒータ（１
１）が中心（触媒構造体の（６）の厚み方向における中
心のこと）に配置され、その両側に触媒板（１２），
（１２）が配置され、触媒板（１２），（１２）の各々
の外側に吸着剤板（９），（９）が配置されており、且
つ空気が表裏に通り抜ける通気性を有する。

【００３３】上記ヒータ（１１）は、縦横の電熱線を編
んで網状に形成したものであり、電熱線同士は絶縁され
ている。上記触媒板（１２）は、活性アルミナ等の母材
に触媒成分を担持させてなる触媒を、網状基材に担持さ
せてなるものである。ヒータ（１１）の網形状と触媒板
（１２）の基材の網形状とは、互いの線材同士が相接す
るように同じ網形状に形成されている。吸着剤板（９）
は先の実施形態のものと同じである。

【００３４】本形態の場合、ヒータ（１１）を通電によ
って発熱させると、それによって、その両側の触媒板
（１２），（１２）が加熱され、該触媒板（１２），
（１２）を介して吸着剤板（９），（９）が加熱される
ことになる。

【００３５】なお、この形態ではヒータ（１１）の両側
に触媒板（１２）を配置したが、片側のみに配置し、こ
のヒータ（１１）と触媒板（１２）とをそれらの両側か
ら吸着剤板（９），（９）によって挾むようにしてもよ
い。

【００３６】＜実施形態３＞図４に本形態の触媒構造体
（６）を示す。この触媒構造体（６）では、吸着剤板
（９）を中心において、その両側にヒータ（１１），
（１１）、触媒板（１２），（１２）及び断熱材（１
３），（１３）が内側から順に配置されている。吸着剤
板（９）、ヒータ（１１）、及び触媒板（１２）は、先
の実施形態のものと同じである。断熱材（１３）は、グ
ラスウールを固めて板状に成形したものである。

【００３７】本形態の場合、ヒータ（１１），（１１）
を通電によって発熱させると、中心の吸着剤板（９）は
その両側から加熱され、各触媒板（１２）は内側から加
熱されることになる。また、ヒータ（１１）の熱が触媒
板（１２）を介して外部に逃げることが断熱材（１３）
によって妨げられる。よって、熱利用効率が高い。

【００３８】なお、ヒータ（１１）と触媒板（１２）と
は、ヒータ（１１）を外側に配置しその内側に触媒板
（１２）を配置してもよい。

【００３９】＜実施形態４＞図５に本形態の触媒構造体
（６）を示す。この触媒構造体（６）は、吸着剤板
（９）を中心においてその両側に触媒ヒータ（８），
（８）が配置されており、さらにその両外側に断熱材
（１３），（１３）を配置されている。吸着剤板
（９）、触媒ヒータ（８）及び断熱材（１３）は、先の
実施形態のものと同じである。

【００４０】本形態の場合、触媒ヒータ（８）を通電に
よって発熱させると、その触媒が加熱されるとともに、
吸着剤板（９）が外側から加熱される。触媒ヒータ
（９）は断熱材（１３）によって外部に露出しないよう
に覆われているため、その熱が外部に逃げることが防止
される。

【００４１】なお、上記各実施形態は、いずれも室内空
気を浄化するための空気清浄機に関するものであるが、
エアコンデショナー（例えば、クーラー）に本発明に係
る空気浄化用触媒構造体を組み込んで、室内空気の脱臭
を行なうことができ、また、化学工場等で発生するガス
状の有害物質を吸着・分解することにも本発明は利用す
ることができる。

【００４２】また、上記触媒の基材については、網状に
する他、図６に示すように金属線材を同一平面上でジグ
ザグに折り曲げてなる基材（１４）を用いることがで
き、また、金属線材を同一平面上で渦巻状に曲げてなる
基材を用いることもできる。この点はヒータについても
同様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の空気清浄機の断面図。

【図２】同形態の触媒構造体の分解斜視図。

【図３】実施形態２の触媒構造体の分解斜視図。

【図４】実施形態３の触媒構造体の分解斜視図。

【図５】実施形態４の触媒構造体の分解斜視図。

【図６】触媒の基材を示す平面図。

【符号の説明】

１ 空気清浄機 ２ 空気流路 ３ 空気取入口 ４ 空気吹出口 ５ プレフィルタ ６ 触媒構造体 ７ 送風ファン ８ 触媒ヒータ ９ 吸着剤板 １１ ヒータ １２ 触媒板 １３ 断熱材層 １４ 基材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ａ６１Ｌ 9/00 Ａ６１Ｌ 9/00 Ｃ Ｂ０１Ｄ 53/04 Ｂ０１Ｄ 53/04 Ｆ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気中の臭気成分または有害成分を吸着
   する吸着剤（９）と、該吸着剤（９）に吸着された臭気
   成分または有害成分を分解する触媒（１２）と、該吸着
   剤（９）及び触媒（１２）を加熱するヒータ（１１）と
   を備えた空気浄化用触媒構造体であって、 内部に上記触媒（１２）とヒータ（１１）とが設けられ
   且つ表裏両面が吸着剤（９）によって覆われてなる板状
   に形成され、空気が表裏に通り抜ける通気性を有するこ
   とを特徴とする空気浄化用触媒構造体。
2. 【請求項２】 空気中の臭気成分または有害成分を吸着
   する吸着剤（９）と、該吸着剤（９）に吸着された臭気
   成分または有害成分を分解する触媒（１２）と、該吸着
   剤（９）及び触媒（１２）を加熱するヒータ（１１）と
   を備えた空気浄化用触媒構造体であって、 上記吸着剤（９）の層を間においてその両側のいずれに
   も上記触媒（１２）及びヒータ（１１）が配置され且つ
   表裏両面が断熱材層（１３）に覆われてなる板状に形成
   され、空気が表裏に通り抜ける通気性を有することを特
   徴とする空気浄化用触媒構造体。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載されている
   空気浄化用触媒構造体において、 上記触媒（１２）が、線材を同一平面上で曲げ加工して
   又は網状に編んで平たく形成された基材に担持されて設
   けられていることを特徴とする空気浄化用触媒構造体。
4. 【請求項４】 空気中の臭気成分または有害成分を吸着
   する吸着剤（９）と、該吸着剤（９）に吸着された臭気
   成分または有害成分を分解する触媒と、該吸着剤（９）
   及び触媒を加熱するヒータとを備えた空気浄化用触媒構
   造体であって、 上記ヒータが、電熱線を同一平面上で曲げ加工して又は
   網状に編んで平たく形成されたものであり、該ヒータの
   電熱線に上記触媒が担持されて触媒ヒータ（８）が形成
   されており、 内部に上記触媒ヒータ（８）が配置され且つ表裏両面が
   上記吸着剤（９）によって覆われてなる板状に形成さ
   れ、空気が表裏に通り抜ける通気性を有することを特徴
   とする空気浄化用触媒構造体。
5. 【請求項５】 空気中の臭気成分または有害成分を吸着
   する吸着剤（９）と、該吸着剤（９）に吸着された臭気
   成分または有害成分を分解する触媒と、該吸着剤（９）
   及び触媒を加熱するヒータとを備えた空気浄化用触媒構
   造体であって、 上記ヒータが、電熱線を同一平面上で曲げ加工して又は
   網状に編んで平たく形成されたものであり、該ヒータの
   電熱線に上記触媒が担持されて触媒ヒータ（８）が形成
   されており、 上記吸着剤（９）の層を間においてその両側に上記触媒
   ヒータ（８）が配置され且つ表裏両面が断熱材層（１
   ３）によって覆われてなる板状に形成され、空気が表裏
   に通り抜ける通気性を有することを特徴とする空気浄化
   用触媒構造体。