JPH10290933A

JPH10290933A - 脱臭触媒及びそれを用いた脱臭フィルター及びそれを用いた脱臭器

Info

Publication number: JPH10290933A
Application number: JP9101402A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Murano; 雄一村野; Nobuaki Nagai; 伸明永井; Shinji Wada; 信二和田; Yukinori Ikeda; 幸則池田; Koichi Watanabe; 浩一渡辺
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 1998-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】種々の成分を有する悪臭ガスに対する脱臭効
率が高く、耐久性に優れた脱臭触媒及びそれを用いた脱
臭触媒フィルター及びそれを用いた脱臭器の提供を目的
とする。【解決手段】本発明の脱臭触媒は、γ−アルミナ、シ
リカ、ゼオライトを含む珪酸アルミニウム塩、シリカ、
チタニア等の１種以上を含有する担体粉末１００重量部
に、触媒活性成分としてＭｎとＣｕの酸化物の混合物１
〜２０重量部を担持した構成を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭及び工場など
から排出される悪臭や排ガス（トイレの臭い、生ゴミの
臭い等）を脱臭浄化する触媒及びその触媒を用いた脱臭
触媒担持フィルター及びそのフィルターを用いた脱臭器
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、建築の近代化、冷暖房の普及及び
技術の進歩により、室内や自動車内等の気密化が進むに
つれ、それまで気づかなかった体臭や口臭、建材等の材
料の発する微量の臭気に対しても敏感に感じ、不快感を
与えるという問題を有している。また、環境問題が社会
問題となっている現在、快適で豊かな生活環境の実現に
向け、より快適で安全な空質環境、特に臭いの無い生活
環境が強く望まれている。さらに、特に女性の間で自分
が使用した後のトイレの臭いに対して強い嫌悪感を感じ
る人が多い。

【０００３】そこでこれらの問題点を解決するためにト
イレ用脱臭器を中心に脱臭技術や脱臭装置が種々開発さ
れ、上市されている。例えば家庭で多く使用されている
家庭用脱臭器は物理吸着法と、オゾン酸化法を利用した
物が多く上市されている。物理吸着法は活性炭などに臭
い分子を吸着させて脱臭する方式のものである。オゾン
酸化法はオゾンとオゾン分解触媒を用いて臭い分子を分
解する方式のものである。産業用の脱臭器には上記方法
に加えて触媒酸化法がある。触媒酸化法は外部ヒータ等
で脱臭触媒を加熱し、触媒を活性化させ、臭い分子を分
解する方式のものである。

【０００４】また、最近は低温で悪臭を分解させるた
め、触媒の活性能力を上げる開発がなされている。特開
平４−１３５６２３号公報、特開平４−１５０９４５号
公報にはＭｎＯ₂が７０〜９０重量％、ＣｕＯが１０〜
３０重量％からなる単体の脱臭触媒が開示されており、
この触媒に、好ましくは１０５〜１５０℃の温度付加を
して、悪臭を分解する方法が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の脱臭触媒や脱臭触媒フィルター、脱臭器では、以下の
ような課題を有していた。すなわち、１）物理吸着法による脱臭器では活性炭等に臭い分子を
吸着させて脱臭するので、耐久性に欠けるという致命的
な欠点を有し、更に、窒素系悪臭を除去する除去能力に
欠けるきらいがある。

【０００６】２）オゾン酸化法による脱臭器では、人体
に有害なオゾンを用いるので安全性に欠け、また、オゾ
ン発生装置（オゾナイザー）が必要なため装置が大型化
し、コンパクト化ができず、更にオゾン分解触媒の寿命
が短くメンテナンスに労力を要すという課題を有してい
た。更に、湿度によって脱臭能力が左右され安定して脱
臭でき難い。

【０００７】３）酸化触媒法による脱臭器は、外部ヒー
タ等で脱臭触媒を加熱して触媒を活性化させ、臭い分子
を分解するもので、外部にヒータを設置しているため、
触媒を加熱するのに大きな熱量を必要とし、省エネルギ
ー性に欠け、さらに、触媒を加熱するのに時間がかかり
初期の脱臭能力が低い。

【０００８】また、高温を付加するのでＳＯｘやＮＯｘ
が発生する。さらに、ヒータの制御部が複雑なので装置
の形状が大きくなりコンパクト化し難い。

【０００９】４）また、特開平４−１３５６２３号公報
や特開平４−１５０９４５号公報に開示された脱臭触媒
及びそれを用いた脱臭方法は脱臭触媒を１００℃以上に
加熱しなければならず、ヒーター容量が大きく省エネル
ギー性に欠けるとともに、耐熱構造にするため製造工数
が多く、更に、コンパクト化できにくい。

【００１０】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、種々の成分を有する悪臭ガスに対する脱臭効率が高
く、耐久性に優れた脱臭触媒の提供、及び触媒活性が高
く省エネルギー性に優れるとともに安全性に優れた脱臭
フィルター及びその脱臭フィルターを用いたコンパクト
で高脱臭効率を有し低原価で量産できる脱臭器を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の脱臭触媒は、γ−アルミナ、ゼオライトを含
むケイ酸アルミニウム塩、シリカ、チタニア等の１以上
を含む担体粉末の表面に触媒活性成分として、ＭｎとＣ
ｕの酸化物を１〜２０重量部担持した構成を有してお
り、これにより、γ−アルミナ、ゼオライト等の高比表
面積を有している担体粉末に活性成分Ｍｎ−Ｃｕ酸化物
を適量担持することで、１００℃以下の低温で強い脱臭
能を備えることができる。また、Ｍｎ−Ｃｕ酸化物は白
金系触媒に比べ低原価で高品質化ができる。更に、Ｍｎ
−Ｃｕ酸化物に対しＺｒＯ₂を添加した場合酸素の供給
量を増大させ脱臭効率を向上させるとともにイオウ化合
物に対する耐性を向上できるという作用を有する。

【００１２】本発明の脱臭フィルターは、無機繊維を主
原料とした繊維性ハニカム構造体やＰＴＣセラミックス
を主原料としたハニカム構造体に請求項１乃至３の内い
ずれか１に記載の脱臭触媒を担持した構成を有してい
る。これによって容易に多くの触媒を担持でき、また、
悪臭ガスとの接触面積が大きくなるので脱臭効率を高く
することができる。また、繊維性ハニカム構造体は気孔
率が大きいので脱臭フィルターを軽減化できる。ＰＴＣ
セラミックスからなるハニカム構造体を用いた場合は、
簡単な構造で触媒に一定の温度の中まで短時間に昇温で
き触媒特性を向上できるという作用を有する。

【００１３】本発明の脱臭器はガス吸入口とガス排出口
とを有する容器と、容器内のガス吸入口の下流側に配設
された繊維質プレフィルターと、プレフィルターの下流
側に配設された請求項４又は５に記載の脱臭触媒フィル
ターと、脱臭触媒フィルターの下流側に配設されたファ
ンとを備えている構成を有している。これにより、家庭
から発する悪臭を効率よく分解除去でき、又製造コスト
を安くでき、小型にすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の脱臭触
媒は、γ−アルミナ、シリカ、ゼオライトを含む珪酸ア
ルミニウム塩、シリカ、チタニア等の１種以上を含有す
る担体粉末に、前記担持粉末１００重量部に触媒活性成
分としてＭｎとＣｕの酸化物を合わせて１〜２０重量部
担持した構成を有している。

【００１５】これにより、γ−アルミナ、ゼオライト等
の高比表面積を有している担体粉末に活性成分Ｍｎ−Ｃ
ｕを適量担持することで、１００℃以下の低温で強い脱
臭能を備えることができる。白金系の触媒に比べ低原価
で高脱臭能を備えた脱臭触媒を実現できるという作用を
有する。

【００１６】本発明の請求項２に記載の脱臭触媒は、請
求項１において、前記触媒活性成分が、ＭｎをＭｎ₂Ｏ₃
に換算して１０〜７０ｗｔ％好ましくは２０〜６０ｗｔ
％と、ＣｕをＣｕＯに換算して３０〜９０ｗｔ％好まし
くは８０〜４０ｗｔ％と、を含有する構成を有してい
る。

【００１７】これにより、両触媒活性成分の相乗効果に
より高脱臭効率が得られるという作用を有する。

【００１８】ここで、Ｍｎが１０ｗｔ％以下、Ｃｕが９
０ｗｔ％以上及びＭｎが７０ｗｔ％以上、Ｃｕが３０ｗ
ｔ％以下になると脱臭効率は低下する傾向が認められた
ので、好ましくない。

【００１９】次に、Ｍｎ−Ｃｕ系酸化物の脱臭触媒の製
造方法について説明する。アルミナ、シリカ、ゼオライ
トを含むケイ酸アルミニウム塩、チタニア等の少なくと
も一種以上の担体粉末に水を加え分散混合する工程と、
この分散スラリーに硝酸マンガン、硫酸マンガン、塩化
マンガン等のＭｎ塩と硝酸銅、塩化銅等のＣｕ塩を酸化
物に換算して担体粉末に対して１〜２０重量部加えて分
散混合する工程と、水分を乾燥する工程と、得られた乾
燥粉末を３５０〜５５０℃で熱処理する工程を経て得ら
れる。

【００２０】ここで、熱処理温度が３５０℃よりも低く
なるにつれＭｎ−Ｃｕ酸化物として折出し難くなる傾向
が現れだし、５５０℃を超えるにつれ担体粉末の表面積
が小さくなり脱臭効率が低下してくるという傾向が現れ
るので、いずれも好ましくない。

【００２１】担体粉末はＭｎ、Ｃｕなどの触媒活性成分
を広く均一に分散担持させ、反応面積を大きくするため
に比表面積の大きいものを選定するのが望ましい。ま
た、担体粉末の表面に触媒活性成分層を形成するため
に、触媒活性成分の水溶液などにして担体粉末を浸漬し
てその表面に担持している。このように触媒活性成分を
微粒にすることで触媒としての比表面積が大きくなり、
触媒活性が大きくなる。担体粉末に対する触媒活性成分
ＭｎとＣｕの酸化物を１〜２０重量部、好ましくは３〜
１５重量部添加することで脱臭効果が現れる。１重量部
未満では十分な脱臭効果が得られず、２０重量部を超え
ると担体粉末の表面に対して触媒活性成分が飽和状態と
なる傾向が認められた。

【００２２】本発明の請求項３に記載の脱臭触媒は、請
求項１又は２において、前記触媒活性成分に対して、Ｚ
ｒをＺｒＯ₂に換算して５〜２００重量部、好ましくは
３０〜１５０重量部添加されている構成を有している。

【００２３】これにより触媒作用により酸素の供給が活
発化し、酸化反応がスムーズに進むと同時に脱臭効率が
向上し、耐イオウ性を向上させることができる。

【００２４】ここでＺｒをＺｒＯ₂に換算して、３０重
量部よりも少なくなるにつれ、高い触媒活性が得られ難
い傾向があり、また、１５０重量部を超えるにつれ脱臭
効率が低下していく傾向認められるのでいずれも好まし
くない。以下では添加量が少なく、効果が発現せず、２
００重量部以上では、脱臭効率が低下する傾向が認めら
れるので好ましくない。

【００２５】次に、本請求項のＭｎ−Ｃｕ−Ｚｒ系酸化
物の脱臭触媒について、以下その製造方法について説明
する。

【００２６】水にアルミナ、シリカ、ゼオライトを含む
ケイ酸アルミニウム塩、チタニア等の少なくとも一種以
上の担体粉末を加え、分散混合する工程と、この分散ス
ラリーに硝酸マンガン、硫酸マンガン、塩化マンガン等
のＭｎ塩をＭｎ₂Ｏ₃に換算して１０〜７０ｗｔ％と硝酸
銅、塩化銅等のＣｕ塩をＣｕＯに換算して９０〜３０ｗ
ｔ％加え混合分散する工程と、このスラリーに硝酸ジル
コニウム等のＺｒ塩をＺｒＯ₂に換算して請求項１及び
２記載の触媒活性成分（Ｍｎ₂Ｏ₃−ＣｕＯ）に対して外
割で５〜２００重量部加え混合分散する工程と、水分を
乾燥する工程と、前記工程で得られた乾燥粉末を３５０
〜５５０℃で熱処理する工程で得られる。

【００２７】本発明の請求項４に記載の脱臭フィルター
は、無機繊維を主成分とした繊維性ハニカム構造体に、
請求項１乃至３の内いずれか１に記載の脱臭触媒を担持
した構成を有している。

【００２８】これにより、繊維性ハニカム構造体を骨格
としているため、気孔率や構造体自身の表面積が大きい
ので、脱臭触媒の担持がし易く、また、多くの脱臭触媒
成分を均一に担持することができ高性能の脱臭フィルタ
ーを得ることができるという作用を有する。また、気孔
率が大きいので軽量化を図ることができるという作用を
有する。

【００２９】次に、本請求項の脱臭フィルターについ
て、以下その製造方法を説明する。アルミナ、アルミナ
−シリカ、シリカ等の無機繊維と粘土等の無機バインダ
ーを主原料としたセラミックシートを抄造法を用いて作
製する工程と、セラミックシートを段ボール紙の製造と
同様にしてコルゲート加工し、波板を作り、平板と波板
を交互に積み上げハニカム成形体を得る工程と、ハニカ
ム成形体を無機バインダーが焼結する温度で熱処理して
ハニカム構造体を得る工程と、次に、請求項１乃至３の
内いずれか１に記載の脱臭触媒を水に分散させる工程
と、この脱臭触媒分散液にハニカム構造体を含浸し、脱
臭触媒を担持させる工程と、含浸担持後、ハニカム構造
体を乾燥する工程で得られる。

【００３０】本発明の請求項５記載の脱臭フィルターは
ＰＴＣセラミックスを主原料とした多孔質ＰＴＣセラミ
ックハニカム構造体であって、その表面上に、アルミ
ナ、シリカのいずれか１種以上からなる絶縁層を形成
し、前記絶縁層の表面に請求項１乃至３記載の内いずれ
か１に記載された脱臭触媒を担持した構成を有してい
る。

【００３１】これにより、コンパクトな構造で脱臭触媒
フィルターに一定の温度を素早く付加でき、脱臭特性を
向上させることができる。

【００３２】ここで、ＰＴＣセラミック構造体に使用さ
れるＰＴＣセラミックスの材料組成としては、ＰＴＣサ
ーミスタに使用されるものと略同じであり、一般的にチ
タン酸バリウム（ＢａＯ・ＴｉＯ₂）を主原料とし、こ
れに酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ ₃）等の希土類元素の酸化
物を添加したものや、チタン酸バリウムの中のバリウム
（Ｂａ）の一部をストロンチウム（Ｓｒ）や鉛（Ｐｂ）
で一部を置換し固溶した固溶体が用いられる。チタン酸
バリウムの添加物の添加量としてはＰＴＣセラミック構
造体の使用目的によって選択されるが、添加物の１つで
あるＹ₂Ｏ₃の添加量は０．１〜０．３ｍｏｌ％が好適に
用いられる。Ｙ₂Ｏ₃の添加量を前述の範囲とすること
で、ＰＴＣ構造体の比抵抗の変化率を大幅に向上させる
ことができる。また、Ｓｒ化合物を所定量添加すること
によりキュリー温度（Ｔｃ）を低く（１２０〜−３０
℃）とすることができる。更に、Ｐｂ化合物を添加する
ことによりＴｃを高く（１２０〜２５０℃）とすること
ができる。尚、本発明の脱臭触媒を用いる場合、Ｔｃを
１００℃以下になるようなＰＴＣセラミックスが好適に
用いられる。

【００３３】尚、造孔剤の添加剤は、ＰＴＣセラミック
構造体の強度、気孔率等により選択される。ＰＴＣセラ
ミック担体は、その比表面積を大きくし、また、セル壁
を多孔質とするのが望ましい。ＰＴＣセラミック構造体
の比表面積を大きくすることにより、触媒活性成分の担
持量を多くすることができる。また、ＰＴＣセラミック
構造体のセル壁を多孔質とすることによっても多くの触
媒活性成分を担持することができる。この脱臭触媒はＰ
ＴＣセラミックスが発する熱によって触媒活性が高くな
り、常温時に比べ高い脱臭効果（悪臭の分解）が発現す
るものである。

【００３４】一方、絶縁層としては、γ−アルミナや無
定型シリカが用いられる。これらをＰＴＣハニカム担体
の表面にコートすることで、比表面積をさらに大きくす
ることができ、その分触媒活性が高くなり、また、ＰＴ
Ｃセラミック構造体と触媒活性成分とが直接接触するの
を防ぐことができる。この絶縁層を設けない場合には、
触媒活性成分が直接ＰＴＣセラミック構造体に接触し、
触媒活性成分が浸透して導電性を示すようになりＰＴＣ
セラミックのＴｃ近傍での抵抗値の上昇が抑えられ、サ
ーミスター特性を示さなくなり、温度の制御ができなく
なる。

【００３５】次に本発明の脱臭触媒フィルターについ
て、以下、その製造方法を説明する。ＰＴＣセラミック
粉末にメチルセルロース系の増粘剤、有機系の可塑剤、
水、高分子系の造孔剤等の添加剤を添加混合する工程
と、これを混練機を用いて混練する工程と、混練した
後、真空式押出成形機を用いて成形する工程と、乾燥し
た後、約１２５０℃〜１３８０℃好ましくは１３００℃
前後で焼成して多孔質ＰＴＣハニカム構造体を得る工程
と、アルミナゾル等で絶縁層を形成する工程と、次に、
水に請求項１乃至３の内いずれか１に記載の脱臭触媒を
水に分散させる工程と、この触媒分散液にＰＴＣハニカ
ム構造体を含浸し、触媒を担持させる工程と、含浸担持
後、ＰＴＣハニカム構造体を乾燥する工程と、その後、
ＰＴＣハニカム構造体の開口部の両端面にオーミックの
電極を形成する工程で得られる。

【００３６】本発明の請求項６記載の脱臭器はガス吸入
口とガス排出口と、を有する容器と、容器内のガス吸入
口の下流側に配設された繊維質プレフィルターと、プレ
フィルターの下流側に配設された請求項４又は５に記載
された脱臭触媒フィルターと、脱臭触媒フィルターの下
流側に配設されたファンと、を備えている構成を有して
いる。これにより極めて高い脱臭効率を有し軽量で耐久
性に優れた脱臭器が実現できるという作用を有する。

【００３７】以下に、本発明の実施の形態について、詳
細に説明する。（実施の形態１）Ｍｎ−Ｃｕ系酸化物からなる脱臭触媒
について具体的に説明する。

【００３８】γ−アルミナ３０ｇに対して硝酸マンガン
６水和物と硝酸銅３水和物を、それぞれの酸化物である
Ｍｎ₂Ｏ₃とＣｕＯに換算して総量で０．５、１、２、
５、１０、２０、３０重量部になるように添加した。Ｍ
ｎ₂Ｏ₃とＣｕＯの混合比はＣｕＯ／（Ｍｎ₂Ｏ₃＋Ｃｕ
Ｏ）＝５０ｗｔ％に設定した。次に、この混合物に５０
ｇの水を加え、φ１０ｍｍのジルコニアボールを入れた
１Ｌアルミナポットにて回転混合した。次に、混合物を
磁製るつぼ中に取り出し、電気炉にて、水が突沸しない
昇温速度（例えば５０℃／ｈ）で昇温し、３５０℃で１
ｈ時間熱処理した。これにより、脱硝され、γ−アルミ
ナ表面にＭｎ₂Ｏ₃とＣｕＯを担持した７種類のＭｎ−Ｃ
ｕ系酸化物脱臭触媒を得た。

【００３９】（実施の形態２）γ−アルミナ３０ｇに対
して硝酸マンガン６水和物と硝酸銅３水和物を、それぞ
れの酸化物であるＭｎ₂Ｏ₃とＣｕＯに換算して総量で１
０重量部になるように添加した。Ｍｎ₂Ｏ₃とＣｕＯの混
合比はＣｕＯ／（Ｍｎ₂Ｏ₃＋ＣｕＯ）＝５、１０、２
５、７５、９０、１００ｗｔ％に設定した。後は実施の
形態１で説明した方法で後処理し、６種類のＭｎ−Ｃｕ
系酸化物脱臭触媒を得た。

【００４０】（実施の形態３）次に、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｚｒ
系酸化物からなる脱臭触媒について説明する。

【００４１】γ−アルミナ３０ｇに対して硝酸マンガン
６水和物と硝酸銅３水和物を、それぞれの酸化物である
Ｍｎ₂Ｏ₃とＣｕＯに換算して総量で１０重量部になるよ
うに添加した。Ｍｎ₂Ｏ₃とＣｕＯの混合比はＣｕＯ／
（Ｍｎ₂Ｏ₃＋ＣｕＯ）＝５０ｗｔ％に設定した。この触
媒活性成分に対して、硝酸ジルコニウムをＺｒＯ₂に換
算して１、５、３０、５０、１００、２００、２５０重
量部添加した。次に、この混合物に５００ｇの水を加
え、φ１０ｍｍのジルコニアボールを入れた１Ｌアルミ
ナポットにて回転混合した。次に、混合物を磁性るつぼ
中に取り出し、電気炉にて、水が突沸しない昇温速度
（例えば５０℃／ｈ）で昇温し、５００℃で１時間熱処
理した。これにより、脱硝され、γ−アルミナ表面にＭ
ｎ₂Ｏ₃とＣｕＯとＺｒＯ₂を担持した７種類のＭｎ−Ｃ
ｕ−Ｚｒ系酸化物脱臭触媒を得た。

【００４２】（実施の形態４）図１は本発明の実施の形
態４における脱臭用触媒フィルターの斜視図であり、図
２は図１のＡ部の要部拡大図である。

【００４３】図１及び図２において、１はコルゲート加
工法によって得られたハニカム構造体、２は無機繊維、
３はセラミックス、４は触媒粉末である。

【００４４】次に、以上のように構成された脱臭触媒フ
ィルターについて、以下その製造方法について説明す
る。５０％アルミナ−５０％シリカ繊維１０００ｇとセ
リサイト系粘土１０００ｇを水６００リットル中に投入
し、混合分散する。これにパルプを１００〜２００ｇ投
入し、酢酸ビニル等の有機系のボンドを繊維、パルプ、
粘土の固形分総量に対して１〜５重量部添加し混合す
る。次に、無機凝集剤として塩化アルミニウムを固形分
に対して３〜７重量部添加し、さらに、ポリアクリルア
ミド等の高分子凝集剤を固形分に対して０．５〜５重量
部添加して、凝集させた。これを、長網式抄造機を用い
て抄紙し、幅３５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、長さ２５ｍ
のセラミックシートを作製した。このシートをコルゲー
ト加工法によって成形し、ハニカム成形体に成形した。
この成形体を、１２５０℃〜１３５０℃で熱処理し、横
５０ｍｍ×縦５０ｍｍ×奥４０ｍｍのハニカム構造体を
得た。

【００４５】このハニカム構造体の気孔率は約８０％で
あった。次に、実施の形態１で得られた（触媒成分／γ
−アルミナ）＝１０重量部、ＣｕＯ／Ｍｎ₂Ｏ₃＋ＣｕＯ
＝５０ｗｔ％の触媒粉末１０ｇを水１００ｇに分散さ
せ、触媒スラリーを作製した。この触媒スラリー中に前
述のハニカム構造体を数回含浸させ、触媒を担持した。
この後、乾燥して図１及び図２に示す脱臭用触媒フィル
ターを得た。この際の触媒担持量は０．０４ｇ／ｃｃで
あった。

【００４６】（実施の形態５）図３は本発明の実施の形
態５における脱臭用触媒フィルターの斜視図であり、図
４は図３のＢ部の要部拡大図である。図３及び図４にお
いて、１０はＰＴＣセラミックスからなるＰＴＣハニカ
ム構造体、１１はＰＴＣハニカム構造体１０のセル壁
部、１２はＰＴＣハニカム構造体１０のセル貫通孔、１
３はＰＴＣハニカム構造体１０の表面にウォッシュコー
トされたアルミナ、シリカ等からなる絶縁層である。

【００４７】以上のように構成された本実施の形態の脱
臭用触媒フィルターについて、以下、その製造方法を説
明する。まず、チタン酸バリウムを主原料とするＴｃ＝
１２０℃材のＰＴＣセラミックス粉末１０ｋｇに対し、
高分子系の造孔剤を２０〜３０重量部、メチルセルロー
ス系の増粘剤を１５重量部、有機系可塑剤を１重量部、
水を２５〜３０重量部を加え、乾式混合した。次にニー
ダで混合した配合物を三段ローラで混練した。次に真空
式押出成形機を用いてハニカム状の成形体を得た。この
成形体を１３００℃で１時間焼成し、横５０ｍｍ×縦５
０ｍｍ×奥４０ｍｍのハニカム触媒担持体を得た。この
ハニカム担持体の気孔率は約４５％であった。

【００４８】次に、得られたＰＴＣセラミック構造体１
９の貫通孔２０の開いている面を樹脂で被覆して、マス
クを形成した。このＰＴＣセラミック構造体１にアルミ
ナのウォッシュコートを施した。次に、実施例３で得ら
れた（触媒成分／γ−アルミナ）＝１０重量部、ＣｕＯ
／（Ｍｎ₂Ｏ₃＋ＣｕＯ）＝５０ｗｔ％、ＺｒＯ₂１０％
添加の触媒粉末１０ｇを水１００ｇに分散させ、触媒ス
ラリーを作製した。この触媒スラリー中に前述のハニカ
ム構造体を数回含浸させ、触媒を担持した。この後、乾
燥して脱臭用触媒フィルターを得た。この際の触媒担持
量は０．０４ｇ／ｃｃであった。次に樹脂マスクを取り
除き、ハニカムの孔の開いている両端面にＡｇペースト
を塗布し、５００℃で銀を焼き付けて、図５に示す脱臭
用触媒フィルターが得られた。このフィルターに直流電
流を流したら、約１５０℃まで十秒内に上がった。

【００４９】（実施の形態６）図５は本発明の実施の形
態５で作製した脱臭触媒フィルターを使用した脱臭器の
断面模式図である。２０は本実施の形態における脱臭
器、２１は金属製、合成樹脂製、木製等からなり筒状に
形成された容器体、２２は容器体２１に開設されたガス
吸入口、２３はガス吸入口２２に連通して容器体２１に
開設されたガス排出口、２４は容器体２１内にガス吸入
口２２から略１０ｍｍ隔離して配設された縦幅５０ｍ
ｍ、横幅５０ｍｍ、奥行き２〜３ｍｍの略直方体状に形
成された繊維質のプレフィルター、２５は容器体２１内
にプレフィルター２４から略１０ｍｍ隔離して配設され
た前述の本発明の実施の形態５における脱臭フィルタ
ー、２６は容器体２１内に脱臭フィルター２５から略３
０ｍｍ隔離して配設された吸入用のファン、２７は脱臭
用触媒フィルター２５及びファン２６を制御する制御
部、２８は空気中に含有される悪臭成分、２９は脱臭器
２２で浄化されガス排出口２３ｂから排出された浄化ガ
ス中に含まれる無臭成分である。ここで脱臭用触媒フィ
ルター２５は、脱臭器２０の所定部に配設されたスイッ
チ部（図示せず）を入力した後、約１２０℃になるよう
に設定されている。また、図示しないが、脱臭フィルタ
ー２５の周囲には、縦幅５０ｍｍ、横幅６０ｍｍ、奥行
き２０ｍｍの略直方体状に形成された繊維質の断熱材が
巻き付けられている。また、容器体２１の形状は、前述
した筒状に限定されることはなく、箱状等に形成しても
良い。また、図示しないが、容器体２１の周壁部には、
プレフィルター２４を交換するための扉部を設けても良
い。

【００５０】以上のように構成された本実施の形態の脱
臭器について、以下その動作を説明する。まず、スイッ
チ部を”オン”にする。次に、制御部２７がスイッチ部
が”オン”されたのを検知して、脱臭フィルター２５及
びファン２６に所定の直流電流を印加する。次に、ファ
ン２６が駆動することにより、脱臭器２０外の空気がガ
ス吸入口２２から吸入される。次に、ガス吸入口２２か
ら吸入された空気はプレフィルター２４で大きな埃や綿
埃が捕集される。次に脱臭フィルター２５で空気中に含
有される悪臭成分２８が分解除去される。次に脱臭用触
媒フィルター２５で浄化された浄化ガスは、ファン２６
によりガス排出口２３から外部に排出される。

【００５１】次に本実施の形態の脱臭器を用いて脱臭性
能試験を行った。以下、その結果について説明する。ま
ず、本実施の形態の脱臭器を準備した。次に本実施の形
態の脱臭器を、５００ｍｍ×５００ｍｍ×５００ｍｍの
プラスチックの容器に入れて、この容器内を対象ガスと
して硫化水素６０ｐｐｍを含有した空気で充填した後、
脱臭効果を確認した。その結果、１分以内に９９％以上
の硫化水素を分解することが確認された。更に、容器内
のガスを二硫化メチル、メチルメルカプタン等に変えて
も、同様な結果が確認された。

【００５２】さらに、脱臭用触媒フィルターを実施の形
態４で作製した物に交換して上記と同様に実験を行った
ところ、１分以内に９５％以上の硫化水素を分解するこ
とが確認された。

【００５３】

【実施例】

（実施例１）実施の形態１にて得られた脱臭触媒につい
て、その脱臭効率の評価を行った。

【００５４】図６は脱臭触媒の評価装置の断面模式図で
ある。３０は脱臭触媒の評価装置、３１は容量１０Ｌの
評価ボックス、３２は評価ボックス３１中に設置される
シャーレ、３３は脱臭触媒粉末、３４はガス供給口、３
５はガス排出口、３６はファン、３７は検知管挿入口で
ある。

【００５５】図６に示す脱臭触媒評価装置を用い、実施
の形態１の脱臭触媒を評価ボックス３１中のシャーレ３
２に１０ｇの実施の形態１にて得られた脱臭触媒粉末３
３の一つを入れた。次に、ガス供給口３４とガス排出口
３５を開放した後、ガス供給口から１５ｐｐｍのＣＨ₃
ＳＨを含んだエアーを送風し、評価ボックス３１中のガ
スを前記ガスにて置換した。数分経過した後、ガスの送
風を止め、ガス供給口３４とガス排出口３５を閉じた。
次に、評価ボックス３１中のファン３６のスイッチを入
れ風量１０（ｌ／ｍｉｎ）の条件でファン６を回し、実
験ボックス３１中にガスの流れを発生させ、シャーレ３
２中の触媒粉末に悪臭ガスが接触するようにした。ガス
の濃度の測定を検知管挿入口３７より挿入した検知管を
用いて行った。この時の経過時間とガス濃度の関係を測
定した。その結果を（表１）に示した。

【００５６】

【表１】

【００５７】この（表１）から明らかなように、触媒成
分の０．５重量部では４８０ｓｅｃ経過しても、初期濃
度（１５ｐｐｍ）に対して約２５％の濃度変化しかなか
った。それに比べ、１から２０重量部では２４０ｓｅｃ
で初期濃度に対して約９０％以上の濃度削減、つまり脱
臭効果が得られることがわかった。３０重量部では２０
重量部とほぼ同等の脱臭効果が得られた。このことから
２０重量部の触媒活性成分の添加で充分であることがわ
かった。

【００５８】（実施例２）次に、実施の形態２で得られ
た触媒粉末の評価を図６に示す装置を用いて、実施例１
と同じ方法で行った。尚、ＣｕＯ／（Ｍｎ₂Ｏ₃＋Ｃｕ
Ｏ）＝５０は実施例１のデータを用いた。その結果を
（表２）に示した。

【００５９】

【表２】

【００６０】この（表２）から明らかなように１０から
９０ｗｔ％では両触媒成分の相乗効果により、２４０ｓ
ｅｃで初期濃度に対して約９０％以上の脱臭効果が得ら
れることがわかった。尚、５ｗｔ％及び１００ｗｔ％で
は良い脱臭効果が得られなかった。

【００６１】（実施例３）実施の形態３で得られた触媒
粉末の評価を図６に示す装置を用いて、実施例１と同じ
方法で行った。ＺｒＯ₂ｗｔ％添加のデータは実施例１
のデータを用いた。

【００６２】その結果を（表３）に示した。

【００６３】

【表３】

【００６４】この（表３）から明らかなようにＭｎ₂Ｏ₃
−ＣｕＯの触媒活性成分に対してＺｒＯ₂を５から２０
０重量部添加したものは脱臭特性が向上した。１及び２
５０重量部添加のものは、脱臭特性向上の挙動が見られ
なかった。

【００６５】次に、ガス供給口３４とガス排出口３５を
開放状態にし、実験用ファン３６のスイッチをオンに
し、悪臭ガス（１５ｐｐｍＣＨ₃ＳＨ）を含んだ空気希
釈ガス）を１００時間流しつづけ、劣化試験（耐イオウ
性の評価試験）を行った。その結果、ＺｒＯ₂を５重量
部以上添加した物は殆ど劣化しなかったが、無添加及び
１重量部添加した物は特性が約２０％低下した。

【００６６】（実施例４）次に、実施の形態４で得られ
た脱臭フィルターについて、その脱臭能力を流通型の実
験装置を用いて確認した。

【００６７】図７は流通型の測定装置の概略図である。
４０は流通型の測定装置、４１は反応管、４２は反応管
４１の中央に設置された脱臭フィルター、４３は電気
炉、４４は反応管入り口、４５は処理前のガス、４６は
反応管出口、４７は処理ガスである。

【００６８】測定方法を簡単に説明する。まず、反応管
４１に実施の形態４で作製した脱臭フィルター４２をセ
ットする。次に、この反応管４１を触媒環状型の電気炉
４３にセットする。反応管４１の入り口４４から処理前
のガス４５（１５ｐｐｍに空気で希釈したＣＨ₃ＳＨガ
ス）を流して、脱臭触媒フィルター４２を通して、反応
管の出口４６から流出させる。測定開始後１時間経過時
に、反応管４１の出口４６の処理ガス４７の濃度をガス
クロマトグラフを用いて測定した。測定条件は反応温度
２５℃〜１５０℃、空間速度ＳＶ（１時間当たりに通過
する処理前のガスの体積／触媒フィルターの体積）＝２
５０００、５００００で行った。

【００６９】この測定結果を（表４）に示す。表中の脱
臭効率は以下の式により求めた。脱臭効率（％）＝〔（処理前のガス濃度−処理後のガス
濃度）／処理前のガス濃度〕×１００この（表４）から明らかなように、反応温度が２５℃で
も９５％以上の脱臭効率が得られることがわかった。

【００７０】次いで、ＳＶ＝１００００で実験してみた
ところ極めて高い脱臭効率を有することがわかった。

【００７１】空間速度ＳＶは対象ガス、使用状況によっ
ても異なるが、一般的に触媒にとって低いほど有利であ
る。しかし、本発明による触媒フィルターは比表面積が
大きいため反応温度を上げることにより、ＳＶが１００
０００以上でも使用可能であることがわかった。

【００７２】

【表４】

【００７３】（実施例５）次に、実施の形態５で得られ
た脱臭フィルターについて、そのフィルターの脱臭能力
を実施例４と同様にして測定した。測定条件は、対象ガ
ス：１５、３０、４５、６０ｐｐｍＨ₂Ｓ／空気希釈、
反応温度１２０℃、ＳＶ＝２５０００（１／Ｈ）、５０
０００（１／Ｈ）とし、温度付加は電気炉に通電せずに
脱臭フィルターに直接直流電流を通電し、温度制御を行
った。濃度測定は実施例４と同様に測定開始後、１時間
経過時に行った。測定結果を（表５）に示す。

【００７４】この（表５）からわかるように、どの濃度
の時でも９７％以上の高脱臭効率を示すことがわかっ
た。

【００７５】

【表５】

【００７６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、以下の優
れた効果を有する脱臭触媒及びそれを用いた脱臭フィル
ター及びそれを用いた脱臭器を実現できる。すなわち、
請求項１の脱臭触媒によれば、１００℃以下の低温で強
い脱臭能力を得ることができ、省エネルギー性に優れ
る。また、脱臭開始後即座に高い脱臭能力を得ることが
できる。更に脱臭処理温度が低いので、ＳＯｘやＮＯｘ
の発生がなく公害防止に優れる。

【００７７】請求項２の脱臭触媒によれば、請求項１で
得られる効果の他、所定の範囲のＭｎとＣｕの酸化物を
触媒活性成分として用いることにより、両触媒活性成分
の相乗効果を効率的に引出し、より高い脱臭効率を得る
ことができる。従来の白金系触媒に比べ低原価で生産で
き、高脱臭能を得るこどできる。

【００７８】請求項３の脱臭触媒によれば、請求項１又
は２で得られる効果の他、Ｚｒ酸化物を所定量含有する
ことにより、脱臭反応系に酸素の供給を効率的に行うこ
とができ、脱臭反応速度を高め、脱臭効率を著しく向上
できる。また、耐イオウ性を向上させ脱臭触媒の耐久性
を著しく向上できる。

【００７９】請求項４の脱臭フィルターによれば、気孔
率や表面積の大きい繊維性ハニカム構造体に上述した優
れた脱臭触媒を担持しているので、低温で極めて高い脱
臭効率を得ることができるので、脱臭装置がコンパクト
化できるとともに、低温なので、安全性を向上できる。
更に、繊維性ハニカム構造体により均一にかつ多量の触
媒を担持できるので、極めて高い脱臭能力を得ることが
できる。また、耐イオウ性等に優れ耐久性を高めること
ができる。また、繊維性ハニカム構造体は高気孔率なの
で脱臭器の軽量化を図ることができる。

【００８０】請求項５の脱臭フィルターによれば、ＰＴ
Ｃハニカム構造体に絶縁層を設けて、高性能の上述した
脱臭触媒を担持したので、構造全体を極めてコンパクト
化できるとともに、一定の温度で極めて短時間に極めて
高い脱臭能力を得ることができる。

【００８１】請求項６の脱臭器によれば、前述した優れ
た効果を有する脱臭フィルターを内蔵しているので、コ
ンパクトで省エネルギー性に優れ、極めて高い脱臭能を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態４における脱臭用触媒フィ
ルターの斜視図

【図２】図１のＡ部の要部拡大図

【図３】本発明の実施の形態５における脱臭用触媒フィ
ルターの斜視図

【図４】図３のＢ部の要部拡大図

【図５】本発明の実施の形態５で作製した脱臭触媒フィ
ルターを使用した脱臭器の断面模式図

【図６】脱臭触媒の評価装置の断面模式図

【図７】流通型の測定装置の概略図

【符号の説明】

１ハニカム構造体２無機繊維３セラミックス４触媒粉末層１０ＰＴＣハニカム構造体１１セル壁部１２セル貫通孔１３絶縁層２０脱臭器２１容器体２２ガス吸入口２３ガス排出口２４プレフィルター２５脱臭フィルター２６ファン２７制御部２８悪臭成分２９無臭成分３０評価装置３１ボックス３２シャーレ３３脱臭触媒粉末３４ガス供給口３５ガス排出口３６実験用ファン３７検知管挿入口４０流通型の測定装置４１反応管４２脱臭触媒フィルター４３電気炉４７反応管入り口４５処理前のガス４６反応管出口４７処理ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池田幸則大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者渡辺浩一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

【特許請求の範囲】

【請求項１】γ−アルミナ、シリカ、ゼオライトを含む
珪酸アルミニウム塩、シリカ、チタニア等の１種以上を
含有する担体粉末１００重量部に、触媒活性成分として
ＭｎとＣｕの酸化物の混合物１〜２０重量部を担持した
ことを特徴とする脱臭触媒。
【請求項２】前記触媒活性成分が、ＭｎをＭｎ₂Ｏ₃に換
算して１０〜７０ｗｔ％と、ＣｕをＣｕＯに換算して３
０〜９０ｗｔ％と、を含有することを特徴とする請求項
１に記載の脱臭触媒。
【請求項３】前記触媒活性成分に対して、ＺｒがＺｒＯ
₂に換算して５〜２００重量部添加されていることを特
徴とする請求項１又は２に記載の脱臭触媒。
【請求項４】無機繊維を主成分とした繊維性ハニカム構
造体に、請求項１乃至３の内いずれか１に記載の脱臭触
媒が担持されていることを特徴とする脱臭フィルター。
【請求項５】ＰＴＣセラミックスを主原料としたＰＴＣ
ハニカム構造体の表面に形成されたアルミナ、シリカの
いずれか１種以上からなる絶縁層と、前記絶縁層の表面
に担持された請求項１乃至３の内いずれか１に記載の脱
臭触媒と、を備えたことを特徴とする脱臭フィルター。
【請求項６】ガス吸入口とガス排出口とを有する容器
と、前記容器内の前記ガス吸入口の下流側に配設された
繊維質のプレフィルターと、前記プレフィルターの下流
側に配設された請求項４又は５に記載の脱臭フィルター
と、前記脱臭フィルターの下流側に配設されたファン
と、を備えていることを特徴とする脱臭器。