JPH10235154A

JPH10235154A - 脱臭装置または空気清浄機用脱臭フィルタ

Info

Publication number: JPH10235154A
Application number: JP9045615A
Authority: JP
Inventors: Kenji Murakami; 謙二村上; Kenichi Sakuma; 健一佐久間
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】悪臭を含む空気を、効率良く清浄化可能であ
ると共に寿命が長く、メンテナンスも簡便であり、しか
もその配置自由度の高い脱臭装置または空気清浄機用の
脱臭フィルタを提供する。【解決手段】光触媒反応を利用する脱臭装置または空
気清浄機に於いて、活性炭を含む悪臭成分の吸着剤と、
光触媒と、難燃剤とを混合したものを抄き込んだ紙状材
を脱臭フィルタとして用いることで、悪臭成分を活性炭
を含む吸着剤が吸着することにより悪臭成分の光触媒へ
の接触効率が向上し、吸着した悪臭成分が効率的に順次
分解・除去されることから悪臭を含む空気を、効率良く
清浄化可能となる。また、単に吸着剤を用いる場合のよ
うに飽和せず、寿命が長くなり、メンテナンスも容易に
なる。しかも難燃剤により難燃性を向上することで火花
が発生するような電気集塵機の近傍にも配置でき、その
配置自由度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にたばこ臭を除
去するための、光触媒を用いた脱臭装置または空気清浄
機用の脱臭フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、部屋の中、あるいは或いは車
室内の空気を清浄化するための空気清浄機が種々提案さ
れており、例えばコロナ放電により塵や埃などを集塵す
るための電気集塵式の空気清浄機があるが、これは塵や
埃などは集塵できるものの、悪臭を除去することができ
ないことから、例えば活性炭などの吸着剤をもって悪臭
成分を吸着する脱臭装置をもって脱臭を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】活性炭等に悪臭成分を
吸着させる方式では悪臭成分を物理吸着または化学吸着
により保持しているのみであり、その保持できる場所が
なくなれば吸着能力が飽和してそれ以上脱臭できなくな
る。良好な脱臭効果を得るためには、比較的短いサイク
ル（例えば３ヶ月程度）で交換しなければならず、その
メンテナンスが厄介であると云う問題があった。これは
極性物質に対して吸着能力の高い添着炭と呼ばれるもの
を用いても交換周期がやや長くなるのみで同様である。

【０００４】また、オゾンの酸化分解力によって、悪臭
成分を酸化・分解するオゾン脱臭装置を用いることも考
えられるが、オゾンを用いた場合、吸着方式のような飽
和現象は起こらないものの、例えば０．１ｐｐｍ以上の
オゾン濃度はその有害性から好ましくなく、空気清浄方
法としてあまり有効であるとはいえない。

【０００５】一方、脱臭装置として光触媒を用いたもの
がある。この脱臭装置は触媒作用を利用して脱臭するこ
とから脱臭に限れば殆どメンテナンスフリーである。但
し、脱臭能力に優れた光触媒は通常粉状となっている。
粒子径は１μｍ以下で、比表面積が３００ｇ／ｍ²と大
きい。光触媒粉の表面に於て酸化分解反応による脱臭が
行われるので、できるだけその表面活性が失われないよ
うに使われるのことが望ましい。ところが、粉状のまま
で空気清浄機に用いることは困難であることから、例え
ばプレート等の担持体にバインダにより固定すると、光
触媒粉の表面をバインダが覆ってしまい光触媒性が失わ
れ、特開平３−１５７１２５号公報に開示されているよ
うに、セラミック等へ焼結させて製造しても、比表面積
が低下し、光触媒性が低下する。

【０００６】そこで、紙状材に上記光触媒粉を抄き込め
ば、光触媒粉の表面積を確保したまま固定でき、光触媒
性を損なうことがないが、例えば現在の空気清浄機に於
いて一般的に用いられる電気集塵方式のものでは、塵・
埃を電気的に引き寄せるために、高圧を印可したコロナ
放電を利用していることから若干の火花が発生すること
もあることから、特に電気集塵部に隣接するように脱臭
フィルタが配置される場合には難燃性が要求される。従
って、パルプやプラスチック繊維などに光触媒を単に抄
き込んだものは燃え易く、そのままでは使用できない。

【０００７】一方、除去すべき悪臭成分としてたばこ臭
がある。たばこ臭の成分としては、アンモニア、アセト
アルデヒド、酢酸等が代表的なものとしてあげられる
が、アセトアルデヒドをよく吸着し脱臭除去するものが
総合的に効果が高い。ところが、光触媒ではアンモニ
ア、酢酸については吸着及び脱臭効果に優れているもの
のアセトアルデヒドに関しては速効性は顕著に期待でき
ない。本発明は上記したような従来技術の問題点に鑑み
なされたものであり、その主な目的は、悪臭を含む空気
を、容易に、かつ効率良く清浄化可能であると共に寿命
が長く、メンテナンスも簡便であり、しかもその配置も
容易な脱臭装置または空気清浄機用の脱臭フィルタを提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的は本発明に
よれば、光触媒を励起する光源を有する脱臭装置または
空気清浄機に用いられる脱臭フィルタであって、活性炭
を含む悪臭成分の吸着剤と、前記光源に励起されて悪臭
成分を光触媒反応により分解するための光触媒と、難燃
剤とを混合したものを抄き込んだ紙状材からなる脱臭装
置または空気清浄機用脱臭フィルタを提供することによ
り達成される。

【０００９】フィルタに安価で難燃効果が高い、例えば
水酸化アルミニウムなどの難燃剤をも光触媒及び吸着剤
と共に紙状材に抄き込むことにより、燃え難くなり、例
えば火花の発生する電気集塵機の近傍にも配置でき、そ
の配置自由度が向上すると共にアセトアルデヒドに有効
な活性炭を含む吸着剤と高い活性を維持した光触媒とに
より、例えばたばこ臭に対しても有効な寿命の長い脱臭
フィルタを得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
について添付の図面を参照して詳しく説明する。

【００１１】図１は、本発明が適用された空気清浄機に
於ける脱臭装置部の構成を示す断面図である。ケーシン
グ１には空気を浄化すべき室内などから悪臭成分を含む
空気を吸入するための吸気口２が設けられ、該吸気口２
は、ケーシング１の内部に画定された通風路３を介して
排気口４と連通している。吸気口２には、塵などが内部
に入り込むことを防止するためのプレフィルタ５が設け
られている。また、通風路３に於けるプレフィルタ５の
後段には、脱臭部７と、送風ファン８とがこの順番に設
けられている。尚、吸気口２の前段には公知の電気集塵
部が設けられることとなる（図示せず）。

【００１２】脱臭部７は、中央に左右方向、即ち図の紙
面に対して前後方向に延在する一対の円柱状をなす紫外
線ランプからなる励起光源１０と、その前後に設けら
れ、光触媒粉、吸着剤粉及び難燃剤粉の混合粉を抄き込
んでなる後記する一対の脱臭フィルタ１１と、各フィル
タ１１間の上面、下面及び両側面を覆う紫外光の反射板
１２とから構成されている。

【００１３】励起光源１０の紫外線ランプの波長は２０
０ｎｍ〜４００ｎｍで、光触媒を励起させる能力を有す
るものであり、オゾンの発生等、人体への影響を考慮す
るとブラックライトまたはケミカルライトを用いること
が好ましい。

【００１４】脱臭フィルタ１１の光触媒としては、Ｔｉ
Ｏ₂等の金属酸化物を用いると良い（例えば、アモルフ
ァスと結晶とを混在させたＴｉＯ₂）。この光触媒を粉
状にしたもの、後記する吸着剤粉及び水酸化アルミニウ
ムなどの難燃剤粉を、繊維に抄き込み、プレス、乾燥し
て形成した紙状体を更にコルゲーション成形してフィル
タ状にして脱臭フィルタ１１をなしている。各粉を抄き
込んだ繊維の状態を図２に拡大して示す。

【００１５】ここで、上記光触媒粉はエネルギーを与え
ると、電子が励起され、正孔が生じる。この正孔が光触
媒粉表面で悪臭成分分子と接触して酸化分解反応を起こ
す。例えば上記酸化チタンは、紫外線で有効かつ簡便に
エネルギーを与えて酸化分解反応を起こさせることがで
きる。そして、この酸化チタンの結晶構造はアナタース
型のものを用い、できるだけ比表面積の大きなものを使
うと良い。

【００１６】一方、効率的に上記光触媒による反応を行
わせるためには、できるだけ悪臭成分分子を光触媒に接
触させることが重要である。そのために、本構成ではま
ず悪臭成分分子を吸着剤により吸着しておき、この吸着
剤に捕らえられた悪臭成分分子を酸化チタンにより酸化
・分解するようにした。この吸着剤としては、脱臭対象
となる悪臭の種類と濃度とにもよるが、一般に発生して
いる悪臭は数種類の複合成分が含まれているので、悪臭
を酸性、中性、塩基性に分類したとき、そのすべてに有
効であることが望まれる。このような吸着剤には複合臭
を脱臭するため、添着炭や例えば特開平８−１２１１３
６号公報に記載されているようなシリカゲル、ゼオライ
ト、セピオライト、ミズカナイト及び活性炭等を用いる
と良い。特に、たばこ臭は添着処理のされていない活性
炭を用いると良い。活性炭は粉状のもの以外にも、活性
炭繊維として混合としても良い。この場合、繊維質であ
るので紙強度（フィルタ強度）の向上にも寄与すること
ができる。

【００１７】他方、脱臭フィルタを燃え難くして、即ち
難燃性として前段の電気集塵部に対する配置自由度を高
くするために、水酸化アルミニウムなどの難燃剤をも抄
き込んでいる。ここで、例えば有機系の難燃性処理剤を
使用すると、光触媒の分解性で効果を発揮できないが、
水酸化アルミニウムは粉状無機物なので、上記光触媒や
吸着剤と共に容易に紙のなかに混ぜ込むことができる。

【００１８】紙状体のベースとなる繊維としては、光触
媒の酸化分解力によって紙状体自身が分解、崩壊しない
ように、一般に使われているパルプではなく、無機系の
繊維、例えばガラス繊維、セラミック繊維、金属繊維、
吸着機能を有する活性炭繊維、セピオライト繊維などが
好適である。但し、一般にパルプ繊維以外の繊維を用い
た場合、紙の強度が弱くなるので、後加工される際の必
要最低限の強度が得られない場合には、バルブを使って
も良い。これらの繊維を用いて紙を形成したとき、その
強度が十分に得られないことが考えられるが、５％〜２
０％の熱融着繊維（例えばポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリエステル等）と液状のエマルジョンバインダ
（例えばアクリル系、ウレタン系等）を５％〜１０％添
加することにより、強度が向上し、そのような問題がな
くなる。

【００１９】紙状体の繊維同士の間、または交絡点に光
触媒粉を抄き込み、担持させる方法としては、一般の紙
を作る場合と同様に湿式抄紙法を用いると良い。実際に
は抄紙機にて、紙のベースとなる繊維と光触媒粉、吸着
剤粉及び難燃剤粉の混合粉とを混合し、更に紙の強度の
向上のための熱融着繊維及びエマルジョンバインダを投
入したものを抄く。ここで、液状のエマルジョンバイン
ダは、光触媒及び吸着剤の表面を覆い、触媒性や吸着性
を損なうので、極力その使用量は少なくした方が良い。
また、光触媒粉、吸着剤粉及びエマルジョンバインダは
そのままでは抄紙時に網の目から大部分が抜け落ち、十
分に担持できず歩留まりが悪くなることから、粉と繊維
とを結合させて抜け落ちを防ぐための定着剤を用いると
良い。この定着剤によって粉同士が凝集し網の目から抜
け落ちなくなる。その後、プレスし、熱融着繊維の融着
温度以上の温度で乾燥させて紙状体を得る。この紙状体
を脱臭装置に組み込んで使う場合、コルゲーション成形
してフィルタ状にすることで圧損が低くなり利用し易く
なる。

【００２０】

【実施例】上記光触媒粉として酸化チタン（ＳＴ−０
１：石原産業社製）、吸着剤粉として酸化チタン系吸着
剤（ＳＴ−０１：石原産業社製）及び添着処理していな
い活性炭、難燃剤として水酸化アルミニウムを抄き込ん
だ紙状体からなる脱臭フィルタの脱臭性能及び比較例と
してとして酸化チタン（ＳＴ−０１：石原産業社製）、
吸着剤粉として酸化チタン系吸着剤（ＳＴ−０１：石原
産業社製）を抄き込み、かつ難燃剤を抄き込んでいない
紙状体からなる脱臭フィルタの脱臭性能の測定を図３に
示す装置を用いて行った。これら紙状体に含まれる成分
の重量部を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】測定装置は、１ｍ³のアクリル製ボックス
に、図１の構成の空気清浄機（電気集塵部のないもの）
と、たばこ吸煙機と、内部攪拌用のファンを配置したも
のである。脱臭性能の測定は、上記脱臭フィルタを空気
清浄機に配置し、日本電機工業会の「空気清浄機脱臭性
能試験に関する自主基準」に準拠して以下のような操作
で行った。（１）たばこをたばこ吸煙機で燃やしている間は、空気
清浄機の運転を停止させておく。（２）たばこは吸煙機でマイルドセブン５本を燃焼さ
せ、最も燃焼の速いたばこがフィルタに達したところで
吸煙機の運転を止め、残りを自然燃焼させる。（３）最後まで燃焼していたたばこが燃焼し終わってか
ら３分後に、検知管でアンモニア濃度とアセトアルデヒ
ド濃度とを同時に測定し、次いで酢酸濃度を測定する。（４）攪拌用ファンを止め、空気清浄機を運転させる。（５）所定時間後、（３）と同様にして、各濃度の測定
をする。（６）所定時間に官能値も測定する。この際、ボックス
の開閉をせず、内部の空気を採取できるようにあらかじ
め採取口を設け、ここからポンプで内部の空気を採取
し、６段階評価による臭気強度、及び９段階評価による
快・不快度を評価する。

【００２３】実施例及び比較例のたばこ臭の除去の様子
（濃度変化、官能値）を図４（ａ）、図４（ｂ）、図４
（ｃ）及び図５に示す。

【００２４】図４（ａ）、図４（ｃ）に示されるよう
に、本実施例の脱臭フィルタにあってはアンモニア、酢
酸ともに１時間以内に５０％除去していることがわか
る。また、アセトアルデヒドはアンモニアや酢酸ほど吸
着性がないため、急激に減少しないが、２４時間後には
明らかに減少していることがわかる。

【００２５】一方、比較例のものはアンモニア、酢酸に
ついては初期に除去されているもののアセトアルデヒド
は２４時間後でもほとんど減少していないことがわか
る。これにより、たばこ臭に脱臭効果の高い添着処理の
されていない活性炭を混ぜると、混ぜていなかったもの
が速効性を期待できないのに比べて、より素早くたばこ
臭を除去できることがわかる。

【００２６】また、官能値では濃度変化以上の違いがみ
られ、比較例ではかろうじて臭気強度が３になる程度で
あるが、本実施例では１〜４時間後に臭気強度３、更に
２４時間後では臭気強度２以下にまで下げることができ
た。

【００２７】尚、たばこ臭以外の悪臭については、例え
ば本願出願人による特願平８−３０３６３６号明細書の
記載により明らかなように、本実施例、比較例とも酸
性、中性、塩基性の悪臭について効率的に脱臭すること
が可能である。

【００２８】ここで、光触媒と吸着剤との合計部は多い
ほど脱臭能力に優れるが、紙に抄き込んだときに合計部
が５０を越えると、粉を保持し難くなり、また光触媒と
吸着剤との合計部が多くなる程紙の強度が弱くなり、コ
ルゲーション成形してフィルタ状にすることが困難にな
ると云う問題が生じる。逆に光触媒と吸着剤との合計部
が少ないと十分な脱臭能力が得られない。例えば光触媒
と吸着剤との合計部が１０程度であれば紙強度的にはフ
ィルタ成形に耐えられる強度を確保することができる
が、脱臭能力は十分ではない。

【００２９】そこで、脱臭能力を最大限に生かすように
光触媒と吸着剤との合計部は多くし、バインダ等で補強
して紙強度を得るようにすると良い。但し、バインダが
多すぎると光触媒性及び吸着性を損ねるので、５重量％
〜１０重量％程度とするのが良い。上記光触媒と吸着剤
との合計部４５はこれらの点から決定した。また、合計
部４５のうち、活性炭量は多くなれば、アセトアルデヒ
ドの吸着性も向上するが、２０部以上では顕著な効果が
認められない。更に、活性炭の部数が２２．５、即ち光
触媒量との比が１：１を越えると、光触媒粉に励起光の
紫外線が届き難くなり、光触媒性が損なわれる。

【００３０】本実施形態の主たる除去対象のたばこ臭の
除去過程としては、まずアセトアルデヒドを活性炭が効
率良く吸着し、吸着したアセトアルデヒドをこれに近接
する光触媒によって効率的に分解することとなる。ま
た、その他の悪臭に対しても、例えば塩基性物質はＳＴ
−０１及び繊維質に速やかに吸着される。ＳＴ−０１に
吸着されたにおい分子はＳＴ−０１自身の光触媒性によ
って酸化分解され、におわない分子となって放出され
る。繊維質に吸着したにおい分子は、ＳＴ−０１に吸着
したにおい分子が分解されるに従い、ＳＴ−０１に拡散
していき、酸化分解される。

【００３１】酸性物質も同様に、吸着作用によってＳＴ
−３１に速やかに吸着された後、ＳＴ−０１で酸化分解
される。ここでＳＴ−３１は光触媒性も有しているの
で、或程度吸着剤自身に吸着されたまま酸化分解するこ
ともある。

【００３２】一方、難燃性についてＵＬ−９４Ｖに従っ
て測定した。実際には燃焼させる試験片を幅１２．５ｍ
ｍ、長さ１３０ｍｍに裁断し、ブンゼンバーナにより炎
を近づけ、燃焼状態を観察した。その結果を表２に示
す。

【００３３】

【表２】

【００３４】水酸化アルミニウムを難燃剤として混合す
ると、表２のようにその配合比率に応じて難燃性が向上
する。このうちＮｏ．５は、難燃比が小さくなって燃え
易くなるはずだが、活性炭を混合しているためにＮｏ．
１〜Ｎｏ．４と傾向が異なっており、この難燃比でもＵ
Ｌ規格９４Ｖ−０に適合している。

【００３５】尚、水酸化アルミニウムは紙の抄紙工程に
問題なく導入することができ、更に有機系の難燃剤のよ
うに光触媒性によって分解されない。

【００３６】

【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明によれば、光触媒反応を利用する脱臭装置または空
気清浄機に於いて、活性炭を含む悪臭成分の吸着剤と、
悪臭成分を光触媒反応により分解するための光触媒と、
難燃剤とを混合したものを抄き込んだ紙状材を脱臭フィ
ルタとして用いることにより、まず悪臭成分を活性炭を
含む吸着剤が吸着することにより悪臭成分の光触媒への
接触効率が向上し、また吸着した悪臭成分が効率的に順
次分解・除去されることから、悪臭を含む空気を、容易
に、かつ効率良く清浄化可能となる。また、単に吸着剤
を用いる場合のように飽和しないことから、寿命が長く
なり、そのメンテナンスも容易になる。しかも水酸化ア
ルミニウムなどの難燃剤を抄き込んで難燃性を向上する
ことにより、火花が発生するような電気集塵機の近傍に
も配置でき、その配置自由度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された第１の実施形態に於ける脱
臭装置の構成を示す断面図。

【図２】光触媒粉及び吸着剤粉を繊維に抄き込んだ紙状
材の繊維の状態を拡大して示す図。

【図３】光触媒粉及び吸着剤粉を抄き込んだ紙状体の脱
臭性能の測定装置の構成を示す図。

【図４】吸着剤として活性炭を含む本発明の脱臭フィル
タと活性炭を含まない脱臭フィルタとによるアンモニア
の除去率（ａ）、アセトアルデヒドの除去率（ｂ）、酢
酸の除去率（ｃ）を示すグラフ。

【図５】（ａ）、（ｂ）は、吸着剤として活性炭を含む
本発明の脱臭フィルタと活性炭を含まない脱臭フィルタ
とによる官能値の変化を示すグラフ。

【符号の説明】

１ケーシング２吸気口３通風路４排気口５プレフィルタ７脱臭部８送風ファン１０励起光源１１脱臭フィルタ１２反射板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｄ 39/14 Ｂ０１Ｄ 39/14 ＢＭ 53/38 Ｂ０１Ｊ 20/20 Ｂ 53/81 21/06 ＡＢ０１Ｊ 20/20 35/02 Ｊ 21/06 Ｂ０１Ｄ 53/34 １１６Ｂ 35/02 １１６Ｚ 53/36 Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光触媒を励起する光源を有する脱臭装
置または空気清浄機に用いられる脱臭フィルタであっ
て、粉状または繊維状の活性炭を含む１種または２種以上の
悪臭成分の吸着剤と、前記光源に励起されて悪臭成分を
光触媒反応により分解するための粉状光触媒と、粉状難
燃剤とを混合して抄き込んだ紙状材からなることを特徴
とする脱臭フィルタ。
【請求項２】前記吸着剤及び光触媒の合計重量に対
する前記吸着剤に含まれる活性炭の重量の比が、１：１
以下となっていることを特徴とする請求項１に記載の脱
臭フィルタ。
【請求項３】前記活性炭が添着処理されていない活
性炭からなることを特徴とする請求項１または請求項２
に記載の脱臭フィルタ。
【請求項４】所要の強度を確保するべく液状バイン
ダ及び／または繊維状バインダを用いて前記脱臭用粉を
前記紙状材に抄き込んだことを特徴とする請求項１乃至
請求項３のいずれかに記載の脱臭フィルタ。
【請求項５】前記液状バインダを５重量％乃至１０
重量％の範囲で含むことを特徴とする請求項４に記載の
脱臭フィルタ。
【請求項６】前記繊維状バインダを１０重量％以下
の範囲で含むことを特徴とする請求項４または請求項５
に記載の脱臭フィルタ。
【請求項７】前記難燃剤が水酸化アルミニウムから
なり、該水酸化アルミニウムを難燃比で１以上含むことを特徴
とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の脱臭フ
ィルタ。