JPH09155152A

JPH09155152A - 窒素酸化物の除去方法及び窒素酸化物除去装置

Info

Publication number: JPH09155152A
Application number: JP7315587A
Authority: JP
Inventors: Hidenobu Wakita; 英延脇田; Kunio Kimura; 邦夫木村; Yukiyoshi Ono; 之良小野; Yasuhiro Fujii; 康浩藤井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 1997-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】屋内あるいはトンネル内の窒素酸化物を、簡
単な再生操作で長期にわたり高い窒素酸化物浄化能を持
続できる除去方法を提供することを目的とする。【解決手段】窒素酸化物を含む外部空気を吸入する工
程と、オゾン発生器からオゾンを放出させ、前記空気中
の一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する工程と、前記空気
中の二酸化窒素を活性炭フィルタに吸着させ除去する工
程と、所定時間経過後、吸着能力の低下した前記活性炭
フィルタを水洗、乾燥することにより前記活性炭フィル
タに吸着した窒素酸化物を除去し、前記活性炭フィルタ
を再生させる工程を含む窒素酸化物の除去方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、家庭内で燃焼機器から
発生する窒素酸化物（一酸化窒素や二酸化窒素）を除去
する空気清浄器、あるいはトンネル内の窒素酸化物除去
装置に用いられる窒素酸化物の除去方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】窒素酸化物は喘息などの原因物質である
ため、近年、窒素酸化物の除去に対し関心が高まってい
る。また、窒素酸化物は酸性雨の原因物質であり、規制
が行われているが、大都市圏では規制値を越える濃度も
測定されており、社会問題になっている。家庭内におけ
る窒素酸化物の発生源として、暖房機、ガスコンロなど
の燃焼機器に由来するものが挙げられる。また、大都市
圏では戸外から流入する窒素酸化物も存在する。発生源
や環境にもよるが、これらの窒素酸化物の内の約半分が
一酸化窒素であり、残りの半分が二酸化窒素であるとい
われている。二酸化窒素は塩基性物質やある種のキレー
ト物質などにより吸収させることが可能であり、これら
の塩基性物質やキレート物質等は、すでに家庭用空気清
浄器や吸気型換気扇のフィルタなどに使用されている。
一方、一酸化窒素はこれらの物質に吸着しにくいため、
過マンガン酸カリウムなどの酸化剤により酸化させた
後、二酸化窒素として浄化する方法が提案されている。

【０００３】また、車両からの排気ガスが滞留するトン
ネル内での窒素酸化物除去も大きな課題である。このよ
うな状況での窒素酸化物の除去方法として、オゾンによ
り一酸化窒素を二酸化窒素に酸化し、塩基性吸収剤によ
り吸収除去する方法が提案されている。この場合、吸収
剤が飽和に達した後、吸収剤を水洗、乾燥し、塩基性物
質を担持した後、再利用する。また、酸化チタンなどを
活性炭に担持させ、紫外光による光触媒作用によって一
酸化窒素を酸化し、二酸化窒素として活性炭に吸着させ
る方法も提案されている。この場合には、活性炭の吸着
能力が飽和に達した時点で活性炭を水洗、乾燥すること
により活性炭を再生する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、塩基性物質や
キレート物質により二酸化窒素を吸収する方法では、窒
素酸化物と吸収剤が反応して安定化してしまうため、再
生が困難であった。また、過マンガン酸カリウムなどの
酸化剤により一酸化窒素を酸化する方法についても、酸
化剤が還元されてしまうために酸化剤の定期的な交換が
必要であった。さらに、トンネル内の窒素酸化物除去装
置として、塩基性吸収剤で窒素酸化物を吸収させる方法
を用いた場合には、再生時にアルカリ金属塩のような吸
収剤を再び担体基材に担持させなければいけないなど、
特殊な処理が必要であるといった問題があった。また、
一酸化窒素を光触媒作用によって酸化する場合には、紫
外光発生光源が必要であったり、野外で太陽光があると
きのみしか作動しないなどの点が課題として残る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の窒素酸化物の除
去方法は、窒素酸化物を含む外部空気を吸入する工程
と、オゾン発生器からオゾンを放出させ、前記空気中の
一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する工程と、前記空気中
の二酸化窒素を活性炭フィルタに吸着させ除去する工程
と、吸着能力の低下した前記活性炭フィルタを水洗、乾
燥することにより前記活性炭フィルタに吸着した窒素酸
化物を除去し、前記活性炭フィルタを再生させる工程を
含むものである。

【０００６】また、窒素酸化物を含む外部空気を吸入す
る工程と、オゾン発生器からオゾンを放出させ、前記空
気中の一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する工程と、前記
空気中の二酸化窒素を活性炭フィルタにより吸着除去す
る工程と、前記オゾン発生器を停止し、外部との空気の
流通を遮断し、かつ内部に残留した空気を前記活性炭フ
ィルタを通過するように循環させ、前記活性炭フィルタ
を加熱することにより前記活性炭フィルタを再生させる
工程を含むものである。本発明の窒素酸化物除去装置
は、装置の吸気口側に配されたオゾン発生器と、前記オ
ゾン発生器の下流に配された活性炭フィルタと、前記活
性炭フィルタ近傍に設置された前記活性炭フィルタを加
熱する加熱装置と、前記オゾン発生器の下流に配された
外部空気を吸入するファンと、前記活性炭フィルタ、前
記加熱装置および前記ファンを挟んだ上流側と下流側を
結ぶバイパスと、前記バイパスを開閉するバイパス内ダ
ンパと、前記オゾン発生器と前記バイパスの上流側開口
部の間に配された吸気口側ダンパと、前記バイパスの下
流側開口部の下流に配された排気口側ダンパを具備する
ものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例に
ついて説明する。［実施例１］本発明の請求項１の窒素酸化物の除去方法
について説明する。本実施例の窒素酸化物除去装置を図
１に示す。ステンレス鋼製で４角筒状の外枠１は、内部
に断面が一辺１５ｃｍの正方形の空気流路を持つ。この
空気流路の吸気口側にはオゾン発生器３が設置されてい
る。オゾン発生器３の下流には、外枠１の上部から活性
炭フィルタ４を引き出せるよう外枠１の上部に切り欠き
部１ａが設けられており、この切り欠き部１ａの外側よ
り活性炭フィルタ４が挿入されている。活性炭フィルタ
４を図２に示す。この活性炭フィルタ４は、以下の方法
で作製した。一辺１５ｃｍの正方形で、厚さが２ｍｍの
活性炭繊維シートを硝酸鉄水溶液に含浸し、真空下で加
熱することにより、酸化鉄約５ｗｔ％を活性炭繊維に担
持させた。この活性炭繊維シートを、両面から金網８で
挟み込んでフィルタケース７中に固定した。フィルタケ
ース７の上部にはでっぱりが設けられており、活性炭フ
ィルタ４を外枠１の切り欠き部１ａから簡単に引き出せ
るようにした。なお、外枠１内壁と活性炭フィルタ４の
隙間から空気が漏れ、活性炭フィルタ４を通過すること
なく二酸化窒素が排出されるのを防ぐため、活性炭フィ
ルタ４と外枠１内壁の隙間にシールを施した。また、縦
１５ｃｍ、横７．５ｃｍで厚さ１ｃｍのコージェライト
製のハニカム状担体に銅とマンガンの複合酸化物を担持
させたオゾン分解触媒５を、２枚、横に並べて空気流路
の活性炭フィルタ４の下流に取り付けた。さらに、オゾ
ン分解触媒５の下流に空気吸入用のファン６を設けた。

【０００８】以下、具体的に窒素酸化物の除去方法を説
明する。ファン６を回転させることにより、装置内に矢
印方向より空気を流入させる。流入した窒素酸化物を含
む空気は、オゾン発生器３によって生成されたオゾンに
より処理される。この時、活性炭フィルタ４に吸着しに
くい一酸化窒素は二酸化窒素に酸化される。その後、空
気中の窒素酸化物（主に二酸化窒素）は、活性炭フィル
タ４により吸着除去される。また、酸化剤として消費さ
れなかったオゾンは、活性炭フィルタ４により分解され
る。活性炭フィルタ４の二酸化窒素吸着能力が飽和する
と、オゾンの発生を停止し、活性炭フィルタ４を取り出
し、水洗、乾燥することにより、二酸化窒素の吸着能力
を再生させる。再生後、再び上記方法で、窒素酸化物の
除去を行う。オゾン発生器３の下流に、二酸化マンガン
や酸化銅、あるいはこれらの複合酸化物などのオゾン分
解触媒５を配することにより、さらに効果的に排出オゾ
ンを減少させることができる。

【０００９】この窒素酸化物除去装置を容積１ｍ³のア
クリル樹脂製の立方体の容器内に設置し、外部から一酸
化窒素と二酸化窒素をそれぞれ２．５ｐｐｍになるよう
に注入して容器を密閉した。なお、窒素酸化物の分析は
化学発光式ＮＯ_x分析計で行った。その後、ファン６の
回転およびオゾン発生器３によるオゾンの生成を開始
し、窒素酸化物の浄化を開始した。開始から３０分経過
後の容器内における窒素酸化物の濃度は１ｐｐｍであ
り、本除去装置により窒素酸化物が除去できることが確
認された。浄化開始３０分後にファン６およびオゾン発
生器３を停止し、容器を開放することにより、容器内の
空気を入れ換えた。これら一連の浄化・換気を繰り返し
行い、浄化開始３０分経過後の窒素酸化物の濃度が４ｐ
ｐｍになった時点で、活性炭の再生を行った。活性炭の
再生は、活性炭フィルタ４を取り出し、水道水で活性炭
フィルタ４を洗浄し、日光で乾燥させることにより行っ
た。再生後の活性炭フィルタ４を窒素酸化物除去装置に
再設置し、再び同様の窒素酸化物浄化試験を行ったとこ
ろ、実験開始から３０分後の窒素酸化物濃度は１．１ｐ
ｐｍであり、活性炭フィルタ４の窒素酸化物吸着能力が
再生されていることが確認された。

【００１０】また、本発明で用いられる活性炭の形状
は、繊維状、ハニカム状、粒状のいずれでもよく、無機
繊維や、樹脂、セラミックスに担持もしくは含有させて
用いてもよい。さらに、活性炭に鉄酸化物などの金属酸
化物を含有させることにより窒素酸化物の吸着能力を向
上させることが可能である。

【００１１】［実施例２］本発明の請求項２の窒素酸化
物の除去方法を用いた窒素酸化物除去装置について詳細
に説明する。本実施例の窒素酸化物除去装置を図３に示
す。ステンレス鋼製で４角筒状の外枠１１は、内部が縦
１５ｃｍ、横１５ｃｍの正方形の空気流路を持つ。この
流路の吸気口側にはオゾン発生器１３が設置されてい
る。オゾン発生器１３の下流には、外枠１の上部から活
性炭フィルタ１４を引き出せるよう外枠１１の上部に切
り欠き部１１ａが設けられており、外側より活性炭フィ
ルタ１４が挿入されている。活性炭フィルタ１４の下流
にはオゾン分解触媒１５が配されている。この装置は、
実施例１で用いたものと同様の窒素酸化物除去装置にお
いて、ファン１６の下流側と活性炭フィルタ１４の上流
側にそれぞれ開口部を設け、両開口部に通じるバイパス
１９を設けたものである。また、バイパス１９内にはバ
イパス内ダンパ２０を設けている。さらに、活性炭フィ
ルタ１４上流のバイパス１１の開口部の開口部側（上流
側）に吸気口側ダンパ１７を、ファン１６下流のバイパ
ス１１開口部の排気口側（下流側）に排気口側ダンパ１
８をそれぞれ設けている。また、活性炭フィルタ１４の
下流側の活性炭フィルタ１４に近接した位置に、２本の
石英ヒータ２１を活性炭フィルタ１４と平行に、かつ水
平に設置し、活性炭フィルタ１４を下流側から加熱でき
るようにした。

【００１２】次に、本実施例の窒素酸化物除去方法を具
体的に説明する。本実施例の窒素酸化物除去装置は、装
置内の空気を活性炭フィルタ１４に循環させるバイパス
１９と活性炭フィルタ１４を加熱するヒータ２１を有し
ている。通常、装置外部の空気を吸入する際には、図３
の（ａ）に示すように、バイパス内ダンパ２０は閉鎖さ
れ、吸気口側ダンパ１７および排気口側ダンパ１８は開
放しており、実施例１と同様の方法で窒素酸化物の除去
を行う。活性炭フィルタ１４の二酸化窒素吸着能力が飽
和すると、オゾン発生器１３によるオゾンの生成を停止
し、図３の（ｂ）に示すように、吸気口側ダンパ１７お
よび排気口側ダンパ１８を閉鎖し、バイパス内ダンパ２
０を開放する。それにより装置内の空気は、バイパス１
９内を矢印方向に循環する。この時、除去装置の外部に
は装置内の空気が漏れないように設計した。このような
状態で、活性炭フィルタ１４近傍に設置されたヒータ２
１により活性炭フィルタ１４の加熱を行う。加熱によ
り、活性炭フィルタ１４に吸着された二酸化炭素の一部
は活性炭フィルタ１４および空気中の酸素と反応し窒素
へと変換される。また、二酸化窒素のまま、もしくは一
酸化窒素に還元された状態で活性炭フィルタ１４から脱
着した窒素酸化物は、装置外に放出されることなく、バ
イパス１９を通り再び加熱された活性炭フィルタ１４に
循環されるため、最終的には大部分が窒素へと還元され
る。こうして、活性炭フィルタ１４の再生及び窒素酸化
物の還元が完了した後、加熱を停止し、再びオゾン発生
器１３と活性炭フィルタ１４による窒素酸化物の除去を
行う。

【００１３】この窒素酸化物除去装置を用い、実施例１
と同様の方法で窒素酸化物の浄化試験を行った。すなわ
ち、一酸化窒素と二酸化窒素をそれぞれ２．５ｐｐｍに
なるように注入した容積１ｍ³のアクリル樹脂製の立方
体の密閉容器内に除去装置を配し、オゾン発生器１３お
よびファン１６を３０分間運転させた。この時、バイパ
ス内ダンパ２０を閉鎖し、他のダンパ１７、１８を開放
することにより、吸入された空気がバイパス１９には流
れず、オゾン発生器１３を通過し、活性炭フィルタ１
４、オゾン分解触媒１５を通過した後、除去装置外に排
出されるようにした。この時、ヒータ２１の通電は行わ
なかった。この浄化を３０分間行った後、容器内の換気
を行い、一酸化窒素及び二酸化窒素を注入し、同様の試
験を繰り返した。

【００１４】浄化開始３０分後の容器内における空気中
の窒素酸化物濃度が４ｐｐｍを超え、活性炭フィルタ１
４の劣化が進んだ時点で、上記方法により活性炭フィル
タ１４の再生を行った。再生終了後、ヒータ２１の通電
を停止し、活性炭フィルタ１４を冷却してから、バイパ
ス内ダンパ２０を閉鎖し、他のダンパ１７、１８を開放
し、再び先に述べた窒素酸化物浄化試験を行った。この
とき、浄化再開３０分後の窒素酸化物濃度は０．９ｐｐ
ｍであり、活性炭フィルタ１４の窒素酸化物吸着能力が
再生されていることが確認された。

【００１５】なお、一般的には加熱された活性炭に窒素
酸化物を接触させれば、窒素酸化物を窒素に還元するこ
とも可能であるが、窒素への転化率はそれほど大きくな
らない。また消費電力も大きくなり、さらに加熱された
空気を装置外に常時排出することになるため、使用用途
に限界がある。これに比べ、本実施例の窒素酸化物の除
去方法では、効率的に窒素酸化物を浄化でき、活性炭フ
ィルタ１４の再生時にしか加熱を行わないため、夏季に
も空気清浄器として利用可能である。活性炭は、再生時
に窒素酸化物や酸素と反応して一部は消費されるため、
最終的には交換が必要であるが、これまでの使い捨ての
フィルタのように頻繁に交換する必要がなくなる。ま
た、加熱時間や加熱温度などを適切に設定することによ
りフィルタの使用期間を延ばすこともできる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によると、簡単な再生操作で、長
期にわたり高い浄化能力を維持する窒素酸化物の除去が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の、一実施例に用いた窒素酸化物除去装
置の縦断面図である。

【図２】同除去装置で用いた活性炭フィルタの斜視図で
ある。

【図３】本発明の、他の実施例に用いた窒素酸化物除去
装置の縦断面図であり、（ａ）は浄化時、（ｂ）は活性
炭フィルタの再生時を示す。

【符号の説明】

１外枠１ａ切り欠き部３オゾン発生器４活性炭フィルタ５オゾン分解触媒６ファン７フィルタケース８金網１１外枠１３オゾン発生器１４活性炭フィルタ１５オゾン分解触媒１６ファン１７吸気口側ダンパ１８排気口側ダンパ１９バイパス２０バイパス内ダンパ２１ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｃ０１Ｂ 21/36 (72)発明者藤井康浩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】窒素酸化物を含む外部空気を吸入する工
程と、オゾン発生器からオゾンを放出させ、前記空気中
の一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する工程と、前記空気
中の二酸化窒素を活性炭フィルタに吸着させ除去する工
程と、吸着能力の低下した前記活性炭フィルタを水洗、
乾燥することにより前記活性炭フィルタに吸着した窒素
酸化物を除去し、前記活性炭フィルタを再生させる工程
を含む窒素酸化物の除去方法。
【請求項２】窒素酸化物を含む外部空気を吸入する工
程と、オゾン発生器からオゾンを放出させ、前記空気中
の一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する工程と、前記空気
中の二酸化窒素を活性炭フィルタにより吸着除去する工
程と、前記オゾン発生器を停止し、かつ外部との空気の
流通を遮断するとともに、内部に残留した空気を前記活
性炭フィルタを通過するように循環させ、さらに前記活
性炭フィルタを加熱することにより前記活性炭フィルタ
を再生させる工程を含む窒素酸化物の除去方法。
【請求項３】装置の吸気口側に配されたオゾン発生器
と、前記オゾン発生器の下流に配された活性炭フィルタ
と、前記活性炭フィルタ近傍に設置された前記活性炭フ
ィルタを加熱する加熱装置と、前記オゾン発生器の下流
に配された外部空気を吸入するファンと、前記活性炭フ
ィルタ、前記加熱装置および前記ファンを挟んだ上流側
と下流側を結ぶバイパスと、前記バイパスを開閉するバ
イパス内ダンパと、前記オゾン発生器と前記バイパスの
上流側開口部の間に配された吸気口側ダンパと、前記バ
イパスの下流側開口部の下流に配された排気口側ダンパ
を具備する窒素酸化物除去装置。