(57)【要約】【課題】本発明の目的は、石油ファンヒーターや魚焼き器などにおける燃焼・加熱装置の点火時と消火時とでは、定常的な燃焼時と温度差が大きく、これに起因して用いられる触媒能が充分に発揮されず、悪臭が完全には除去されないという問題を解決する。【解決手段】燃焼・加熱装置から生じる臭気を分解する熱触媒を装着した消臭装置において、前記熱触媒を酸化物半導体となし、かつ、臭気を吸着する吸着剤を夫々支持体に担持して排気路中に配置したことを特徴とする。【選択図】図１
2010270995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼・加熱装置の排気路に排気中に含まれる臭気を分解する熱触媒を装着した消臭装置において、前記熱触媒を酸化物半導体となし、かつ、臭気に対して吸着能を有する吸着剤を配置したことを特徴とする燃焼・加熱装置から発生する臭気の消臭装置。
【請求項２】
前記吸着剤が、活性炭或いはゼオライトである請求項１記載の燃焼・加熱装置から発生する臭気の消臭装置。
【請求項３】
前記吸着剤が、熱触媒より先に排気に接触するように配置された請求項１又は２記載の燃焼・加熱装置から発生する臭気の消臭装置。
【請求項４】
前記熱触媒が酸化物半導体であり、酸化チタン、酸化クロム、酸化ニッケル、酸化鉄から選ばれた一つである請求項１記載の燃焼・加熱装置から発生する臭気の消臭装置。
【請求項５】
前記熱触媒及び吸着剤が、多孔構造体に担持された請求項１乃至４いずれか１記載の燃焼・加熱装置から発生する臭気の消臭装置。
【請求項６】
多孔構造体にあって、その一方側に熱触媒が、他方側に吸着剤が担持された請求項５記載の燃焼・加熱装置から発生する臭気の消臭装置。
【請求項７】
排気路に対し、吸着剤側を前側にして多孔構造体を配置した請求項６記載の燃焼・加熱装置から発生する臭気の消臭装置。
【請求項８】
前記多孔構造体が、セラミック多孔構造体である請求項５乃至７いずれか１記載の燃焼・加熱装置から発生する臭気の消臭装置。
【請求項９】
セラミック多孔構造体がハニカム構造体である請求項８記載の燃焼・加熱装置から発生する臭気の消臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油ファンヒーターや石油ストーブなどの燃焼装置の点火時並びに消火時における悪臭や、魚焼き器などの加熱装置から生じる悪臭など、燃焼・加熱装置から発生する臭気を除去するための消臭装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、本発明の詳細を石油ファンヒーターの燃焼装置の消臭技術を中心に述べる。従来より、石油ファンヒーターの放熱部にハニカム材に白金を担持したものが置かれており、魚焼き器における加熱装置の煙の排気口に白金担持ハニカムが置かれている。しかしながら、脱臭効果に問題があることが知られている。
かかる石油ファンヒーターの消臭装置については、特許文献1の技術がある。この文献によれば、石油ストーブの点火、消火時に発生する石油臭を除去するためのものであり、本発明の目的と合致するが、本発明の構成はかかる特許文献１のそれとは全く異なるものである。
【０００３】
即ち、石油ファンヒーターの燃焼装置の点火時と消火時とでは温度差が大きいため、分解のための触媒の温度に大きな差異を生じ消臭が不十分となる。従って、点火時及び消火時の際に生じる夫々の周期に対して別の材料を持って対処しようとする点では一応両者は一致するが、両者はその対処手段が全く異なるものであって、本発明はかかる従来の技術にない特徴を備えた消臭効果を発揮するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９１９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、石油ファンヒーターや魚焼き器などにおける燃焼・加熱装置の点火時と消火時とでは、定常的な燃焼時と温度差が大きく、これに起因して用いられる触媒能が充分に発揮されず、悪臭が完全には除去されないという問題を解決しようとするものである。本発明は、酸化物半導体の熱活性（熱触媒機能）を利用し、悪臭の完全除去を目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の燃焼・加熱装置から発生する臭気の消臭装置の要旨は、燃焼・加熱装置の排気路に排気中に含まれる臭気を分解する熱触媒を装着した消臭装置において、前記熱触媒が酸化チタン、酸化クロム、酸化ニッケル、酸化鉄にて代表される酸化物半導体となし、かつ、臭気に対して吸着能を有する活性炭を代表とする吸着剤を夫々セラミック多孔構造体にて代表される支持体に担持して配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、臭気を分解する熱触媒がその触媒能を充分発揮するに足る温度に達するまで、発生する臭気を一度吸着能を有する吸着剤にて吸着させておき、熱触媒が加熱され、充分に分解機能を発揮するに至った後に吸着剤よりこれを離脱させて、熱触媒にて完全に分解するものであり、点火時などの熱触媒が低温時にあっても臭気が燃焼・加熱装置外に出ないという特徴がある。燃焼・加熱装置の消火時には、熱触媒が充分加熱されているため、触媒が十分な高温に維持されることにより、消火時の消臭効果を確実なものとする。
従って、燃焼・加熱装置の点火時及び消火時の「悪臭」を確実に消すことができることとなったものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図1は、本発明の消臭装置の基本構造を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
先ず、前述した特許文献１について言及すると、点火時と消火時の悪臭の除去を目的とした二重構造の消臭装置で、二重構造を持つ点では本発明と軌を一にするが、消臭のメカニズムは全く異なっている。即ち、特許文献１に記載のものは、それぞれ点火ならびに消火時の触媒として、熱容量が比較的小さな網目構造の触媒素子・１（金属メッシュに白金等を担持：下部に配置）と、熱量量の大きな触媒素子・２（ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２などに白金等を担持：上部に配置）を積層したものである。つまり、点火時には触媒素子・１の熱容量が小さいため、急激に触媒温度が上がり、消臭効果が発現する。また、消火時には触媒の温度が長時間高く保たれるように熱容量が大きい触媒素子・２を配置して、消臭効果を継続させている。
【００１０】
酸化物半導体は加熱することによって極めて高い活性を示すが、単に石油ファンヒーター放熱部に熱触媒を配置しても、点火時には熱触媒の温度が上がっていないので、悪臭は除去できない。本発明は、酸化物半導体の熱的特性を利用し、石油ファンヒーターの使用時は勿論であるが、点火時と消火時の悪臭の除去を目的とした消臭装置であり、下部(排気路の前側)には活性炭、ゼオライトのような多孔質物質を配置し、点火直後の状態では悪臭分子をひとまず多孔質体に吸着させる。そして、温度が上がってくると吸着していた悪臭分子は離脱し、上方（排気路の後側）に位置する本発明の熱触媒で酸化分解される。また、消火時には熱触媒の温度がまだ高いので発生する悪臭分子を分解するというシステムであり、触媒が明らかに異なるというだけでなく、その構成自体も似て非なるものである。
【００１１】
両者の比較において、特許文献１にあっては、熱容量が小さいとはいえ、点火時に触媒素子・1の温度が上がるまでは触媒の機能が発揮されずに、臭気は排出されるが、本発明のシステムにあっては、点火時の当初から臭気を吸着する機能が発揮されるため、臭気が排出されることはない。
【００１２】
活性炭の例を具体的に挙げれば、株式会社ツルミコール：４Ｇ−２Ｓ、ＧＬ−３０Ｓ、クラレケミカル株式会社：２ＧＳ、株式会社クレハ：Ａ−ＢＡＣ・ＳＰ、和光純薬（株）：Ｄａｒｃｏ・Ｇ−６０、Ｎｏｎｉｔ・ＳＸ−IIなどがある。
【００１３】
一方、本発明に用いられる熱触媒は酸化物半導体であり、ＢｅＯ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，ＣｅＯ２ ，ＴｈＯ２ ，ＵＯ３ ，Ｕ３ Ｏ８，ＴｉＯ２ ，ＺｒＯ２ ，Ｖ２ Ｏ５，Ｙ２ Ｏ３ ，Ｙ２ Ｏ２Ｓ，Ｎｂ２ Ｏ５ ，Ｔａ２ Ｏ５ ，ＭｏＯ３，ＷＯ３ ，ＭｎＯ２ ，Ｆｅ２ Ｏ３ ，ＭｇＦｅ２Ｏ４ ，ＮｉＦｅ２ Ｏ４ ，ＺｎＦｅ２Ｏ４ ，ＺｎＣｏ２ Ｏ４ ，ＺｎＯ，ＣｄＯ，Ａｌ２Ｏ３ ，ＭｇＡｌ２ Ｏ４ ，ＺｎＡｌ２Ｏ４ ，Ｔｌ２ Ｏ３ ，Ｉｎ２Ｏ３ ，ＳｉＯ２ ，ＳｎＯ２ ，ＰｂＯ２ ，ＵＯ２ ，Ｃｒ２ Ｏ３ ，ＭｇＣｒ２Ｏ４ ，ＦｅＣｒＯ４ ，ＣｏＣｒＯ４ ，ＺｎＣｒ２ Ｏ４ ，ＷＯ２，ＭｎＯ，Ｍｎ３ Ｏ４ ，Ｍｎ２ Ｏ３ ，ＦｅＯ，ＮｉＯ，ＣｏＯ，Ｃｏ３ Ｏ４，ＰｄＯ，ＣｕＯ，Ｃｕ２ Ｏ，Ａｇ２ Ｏ，ＣｏＡｌ２ Ｏ４ ，ＮｉＡｌ２Ｏ４ ，Ｔｌ２ Ｏ，ＧｅＯ，ＰｂＯ，ＴｉＯ，Ｔｉ２ Ｏ３ ，ＶＯ，ＭｏＯ２，ＩｒＯ２ ，ＲｕＯ２ ，ＣｄＳ、ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅが挙げられるが、中でも、酸化チタン(ＴｉＯ２)、酸化クロム(Ｃｒ２Ｏ３)、酸化ニッケル(ＮｉＯ)、酸化鉄(Ｆｅ２Ｏ３)が実用性が高い。
【００１４】
本発明にあって、熱触媒及び吸着剤は通常同一の支持体に担持させるものであり、セラミック多孔構造体が好ましく、ハニカム多孔体や三次元網状構造体が挙げられる。中でも、コージライトやゼオライト製のものが好適である。尚、両者は一つの支持体の上に別の層をなして担持される。即ち、多孔構造体にあって、その一方側に熱触媒が、他方側に吸着剤が担持される。又、通常、支持体として用いられるゼオライトを吸着剤として用いる場合には、これを粉砕し、支持体に担持させる。更に、熱触媒と吸着剤は別々の材料に担持させ、これを組み合わせて用いることも可能である。この場合、板状のゼオライトを粉砕せずにそのまま吸着層として用いても良い。勿論、吸着剤が熱触媒より先に排気に接触するように配置されるのが好ましく、排気路に対し、吸着剤側を前側にして多孔構造体を配置する。
尚、支持体として、セラミックスハニカムの代わりに他の材質を用いることが出来ることは言うまでもなく、例えば、ステンレス金属メッシュ等(金属網)を積層した金属支持体が挙げられる。
【００１５】
支持体への酸化物半導体の担持については、例えば、スプレー法、ディップ法、電気泳動電着法等がある。酸化チタン(ＴｉＯ２)の担持を例に取れば、非水溶液系ＴｉＯ２懸濁液(好ましくは、ニトロセルロースを含む)をスプレーガンにて第２の支持体に吹き付ける方法や支持体を懸濁液中にディップさせる方法がある。又、ステンレス金属メッシュ等を積層した支持体の場合には、支持体を一つの極にして懸濁液よりＴｉＯ２を電気泳動電着させる方法もある。尚、金属支持体の場合のように、支持体と担持させた酸化物半導体との熱膨張係数が大きく異なると担持物が剥離する可能性があるが、この場合には両者の間に中間層（例えば、Ｃｒ２Ｏ３膜）を形成しておくこともできる。
【００１６】
図1は、本発明の消臭装置の基本構造を示したものであり、更に言えば、コージライトハニカムの断面模式図である。ハニカム１０の細孔１１の下部には活性炭１２を、また中部から上部にかけては酸化物半導体粒子１３を担持している。酸化物半導体は熱励起により極めて活性が高く、３５０〜５００°Cで臭気分を完全分解できる。従って、実際、石油ファンヒーターの使用時における炭化水素計による濃度測定では２０ｐｐｍｃ（炭素数1のメタンに換算した濃度）まで、下がっている。また、消火時にはまだハニカム温度が高いので、消火時の臭気を完全分解することが出来る。又、人による臭気判定でも臭気を感知しないことが確認されている。尚、図中の矢印はガス（臭気）の流れを示す。
【００１７】
しかし、問題は点火時における臭気の除去である。点火時には酸化物半導体が充分に熱せられておらず、臭気が分解するには至らない。本発明の消臭装置は、この点を改良したものであって、石油ファンヒーターの点火時に発生する臭気は細孔部１１の下部から上部へと移動するが、下部に担持した活性炭１２に吸着させてしまう。そして、ハニカム１０全体が加熱されると、吸着していたガスが脱離し、中部ならびに上部に担持されている酸化物半導体１３で炭酸ガスと水に完全分解するものである。このような構造を持つハニカムにより、石油ファンヒーターで特に点火時発生する悪臭を完全除去することが可能となったのである。
【００１８】
上記した例は、1つのハニカムの中に活性炭部と酸化触媒部を調製するものであるが、やや薄めの2枚のハニカムを使い、一方に活性炭を担持したもの、もう一方を酸化触媒を担持したものとして、これらを積層して用いることも可能である。勿論、活性炭担持ハニカムの代わりに、吸着能を有するゼオライトハニカムを使用しても良い。
【００１９】
尚、上記の石油ファンヒーターと同様な効果は、例えば、卓上型の魚焼き器でも同様に確認されている。この場合には、ハニカム部の温度が石油ファンヒーターに比べて低目であるので、ハニカム状部に予めヒーターを置くと効果的である。
【実施例１】
【００２０】
触媒及び活性炭を担持するため、直径１１０ｍｍ, 厚さ１０ｍｍ、２００ｃｐｉ（ｃｅｌｌｓ  ｐｅｒ  ｓｑｕａｒｅ  ｉｎｃｈｅｓ）の円盤状の京セラ製コージライトハニカムを使った。酸化ニッケル（ＮｉＯ）（和光純薬（株））触媒の担持にあたり、コージライトハニカムを５００ °C、１時間、空気中で熱処理を行い、水分を除去した。０．１ｇのニトロセルロース（ＫＣＮＣ  Ｌｔｄ.）を含むアセトン溶液にＮｉＯ粉末１０ｇを入れ、直径０．２ｍｍのジルコニアボールとともにペイント・シェーカーで３０分懸濁した。同様の組成で活性炭（和光純薬（株）Ｄａｒｃｏ・Ｇ−６０）のアセトン懸濁溶液を調製した。バットの中に高さ７ｍｍまでＮｉＯ懸濁液を入れ、これに上述の円盤コージライトハニカム片側の面を2分間浸漬し、ＮｉＯ粒子を担持した。その後引き上げてドライヤーで乾燥した。次に、活性炭懸濁液をバットに深さ３ｍｍまで入れ、もう一方のコージライト面を2分間浸漬して活性炭を担持し、その後ドライヤーで乾燥した。このようにしてＮｉＯと活性炭粉末を担持したハニカムを空気中２００ °Cで1時間熱処理し、ニトロセルロースを熱分解して除去した。
【００２１】
上記の触媒及び活性炭を担持したハニカムを、石油ファンヒーター（Ｃｏｒｏｎａ：ＳＸ−Ｅ３５７ＷＹ）の煙突部約４００°Cの位置にセットし、点火時、点火中(使用中)、消火後のVOC濃度をハニカム上部で炭化水素計（炭素数1であるメタンを基準にして換算：ｐｐｍｃ）で測定した。その結果、ＶＯＣ濃度はそれぞれ１５０、１０５、１０ｐｐｍｃであった。一方、活性炭がない状態でのＶＯＣ濃度はそれぞれ、７００、１６０、１５０ｐｐｍｃであった。尚、炭化水素計は、日本サーモ株式会社：ポ−タブル炭化水素計 ＭＯＤＥＬ  ＴＶＡ１０００Ｂを用いた。
又、石油ファンヒーターの上面から１ｍの上部で人による臭気の官能試験を行ったが、本発明の触媒及び活性炭を担持したハニカムを用いた場合にはどの時点においてもほとんど臭気は感知されなかったが、活性炭がない場合には特に点火時に激しい臭気を感じた。
【実施例２】
【００２２】
実施例1で、円盤状コージライトハニカムの代わりに、シリカ系ハニカム（２００ｃｐｉ、厚さ５ｍｍ）を2枚用い、それぞれ活性炭とＮｉＯ粉末を実施例1と同様にして担持した。活性炭ハニカムを下にしてＮｉＯハニカムを積層し、石油ファンヒーターの円筒部の上にセットした。点火前、点火中、消火後のＶＯＣ濃度はそれぞれ１２０、１１０、１５ｐｐｍｃであった。一方、活性炭がない状態でのＶＯＣ濃度はそれぞれ、７００、１６０、１５０ｐｐｍｃであった。
実施例１と同様に人による官能試験を行ったが、結果は実施例１と同様であり、活性炭がない場合には特に点火時に激しい臭気を感じた。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、発生する臭気を一旦吸着剤にて吸着させておき、熱触媒が加熱され充分に分解機能を発揮するに至った後に吸着剤よりこれを離脱させ、熱触媒にて完全に分解するものであり、点火時などの熱触媒が低温時にあっても臭気が燃焼・加熱装置外に出ないという特徴がある。従って、燃焼・加熱装置の点火時及び消火時の「悪臭」を確実に消すことができることとなったものであり、上記した石油ファンヒーターや家庭用の魚焼き器に適用できることは勿論、臭気が問題となる各種の燃焼・加熱装置に適用可能であり、その利用範囲は広い。
【符号の説明】
【００２４】
１０  ハニカム
１１  ハニカムの細孔
１２  活性炭
１３  酸化物半導体粒子
【図１】
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