JP2007111309A - 脱臭体およびそれを用いた脱臭装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスフリーでしかも長期間使用できる脱臭体を提供する。
【解決手段】少なくとも物理吸着作用を有する吸着剤（図示せず）と、アルデヒド類をカルボン酸へ転化する触媒（図示せず）と、前記吸着剤と前記触媒とを担持する担持体（図示せず）と、前記吸着剤と前記触媒とを加温する面状ヒータ２とを備え、前記触媒により転化された前記カルボン酸を前記吸着剤で吸着除去し、かつ前記面状ヒータ２で前記吸着剤を加温することにより前記カルボン酸を脱着させるもので、有害で吸着しにくいアルデヒド類を害が少なく吸着しやすいカルボン酸に転化後、それをその他の臭気と共に吸着剤で吸着除去し、臭気を吸着した吸着剤を加温し通気することにより吸着剤が脱着再生されるので、メンテナンスフリーでしかも長期間使用できる脱臭体１を実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に、臭気の中でも有害で吸着しにくいアルデヒド類を吸着除去する脱臭体およびそれを用いた脱臭装置に関するものである。

従来のこの種の脱臭体として、水洗により、臭気の吸着性能を再生させることができる吸着剤を用いた脱臭フィルターが開示されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特に、上記特許文献１に開示されたものでは、ハニカムのセル内に粒状の吸着剤を充填し、両側の開口面を通気性基材で封鎖してなり、その吸着剤やハニカム体やハニカム体を構成する接着剤が耐水性を有し、吸着剤は水洗再生対応のものを使用しているものである。そして、吸着剤が飽和吸着に達したときに、水洗をすることで吸着剤を再生して使用することができるものである。
特開２００４−４１２７７号公報 特開２００３−２９０３３２号公報

しかしながら、上記従来の脱臭体では、吸着剤を再生するために水洗工程が不可欠であり、メンテナンスフリーを実現できないという課題を有していた。また、水洗後、完全に乾燥させずに用いると、脱臭フィルターの表面で菌が繁殖したり、その菌が悪臭物質を発生させ、臭いの発生源になったりするという課題も有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、メンテナンスフリーで長期間安定して使用できる脱臭体及び脱臭装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の脱臭体は、少なくとも物理吸着作用を有する吸着剤と、アルデヒド類をカルボン酸へ転化する触媒と、前記吸着剤と前記触媒とを担持する担持体と、前記吸着剤と前記触媒とを加温する加温手段とを備え、前記触媒により転化された前記カルボン酸を前記吸着剤で吸着除去し、かつ前記加温手段で前記吸着剤を加温することにより前記カルボン酸を脱着させるもので、有害で吸着しにくいアルデヒド類を害が少なく吸着しやすいカルボン酸に転化後、それをその他の臭気と共に吸着剤で吸着除去し、臭気を吸着した吸着剤を加温し通気することにより吸着剤が脱着再生されるので、メンテナンスフリーでしかも長期間使用できる脱臭体を実現できる。

また、本発明の脱臭装置は、吸気口と、前記吸気口より空気を吸気する吸気手段と、前記吸気手段により吸気した空気に含まれる臭気を吸着により脱臭するフィルターと、前記フィルターにより脱臭された空気を室内へ導入する導入口と、前記フィルターから脱着した臭気を室外へ排気する排気口とを備え、前記フィルターを請求項１〜９のいずれか１項に記載の脱臭体で形成したもので、有害で吸着しにくいアルデヒド類を害が少なく吸着しやすいカルボン酸に転化後、その他臭気と共に吸着剤で吸着除去され、臭気を吸着した吸着剤を加温し通気することにより吸着剤が脱着再生され、かつ脱着した臭気物質が室外に排気されるのでメンテナンスフリーで長期間使用できる脱臭装置を実現できる。

本発明の脱臭体は、人の手を煩わすことなく自動的に吸脱着を繰り返し、メンテナンスフリーで長期間使用できる脱臭体を提供することができる。

第１の発明は、少なくとも物理吸着作用を有する吸着剤と、アルデヒド類をカルボン酸へ転化する触媒と、前記吸着剤と前記触媒とを担持する担持体と、前記吸着剤と前記触媒とを加温する加温手段とを備え、前記触媒により転化された前記カルボン酸を前記吸着剤で吸着除去し、かつ前記加温手段で前記吸着剤を加温することにより前記カルボン酸を脱着させるもので、有害で吸着しにくいアルデヒド類を害が少なく吸着しやすいカルボン酸に転化後、それをその他の臭気と共に吸着剤で吸着除去し、臭気を吸着した吸着剤を加温し通気することにより吸着剤が脱着再生されるので、メンテナンスフリーでしかも長期間使用できる脱臭体を実現できる。

第２の発明は、特に、第１の発明の担持体を樹脂繊維からなる織布もしくは不織布で形成し、吸着剤と触媒とを接着剤により前記担持体に担持したもので、担持体が柔軟性に優れたものとなるので、脱臭体を自由な形状に加工することができ、しかも、メンテナンスフリーで長期間使用可能な脱臭体を実現できる。

第３の発明は、特に、第２の発明の接着剤に、少なくともアクリル共重合樹脂を水に分散させた水性エマルジョン型接着剤を含むもので、アクリル共重合型の水性エマルジョン型接着剤は、樹脂繊維と密着力が強く、耐水性があり、また接着後に柔軟性を有するので、自由な形状に加工することができ、耐久性に優れ、メンテナンスフリーで長期間使用可能な脱臭体を実現できる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の吸着剤として疎水性ゼオライトを用いたもので、ゼオライトは他の吸着剤と比較して吸脱着速度が速く、さらにシリカ分を高めたいわゆる疎水性ゼオライトは極性が小さくなるため、非極性の臭気分子を吸着できるようになり、また雰囲気の湿度に依存することなく臭気分子を吸脱着できるようになるため、多様な臭気分子を吸脱着できるメンテナンスフリーで長期間使用可能な脱臭体を実現できる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の触媒は、白金属に属する元素を含むもので、室温でもアルデヒド類をカルボン酸へ効率良く転化することができるため、アルデヒド類を強力に除去し、また再生時に脱着するアルデヒド類を減らした脱臭体を実現することができる。

第６の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の触媒として、遷移元素を含む酸化物を用いたもので、室温でアルデヒド類をカルボン酸へ効率良く転化することができるため、アルデヒド類を強力に除去し、また再生時に脱着するアルデヒド類を減らした脱臭体を低コストで実現することができる。

第７の発明は、特に、第６の発明の遷移元素として、コバルトを主体とした酸化物としたもので、室温でアルデヒド類をカルボン酸へさらに効率良く転化することができるため、アルデヒド類を強力に除去し、また再生時に脱着するアルデヒド類を減らした脱臭体を低コストで実現することができる。

第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか一つの発明の加温手段を柔軟性を有する面状ヒータで形成し、前記面状ヒータと担持体を接合したもので、柔軟性を有する不織布および面状ヒータを組み合わせることで、自由な形状に加工することができるメンテナンスフリーで長期間使用可能な脱臭体を実現できる。

第９の発明は、特に、第８の面状ヒータは、担持体のガラス転移温度未満の温度に自己制御するもので、高価な温度制御装置や温度センサが必要なく、また異常な昇温により発火することを防ぐことができ、さらに自由な形状に加工することができるメンテナンスフリーで長期間使用可能な脱臭体を実現できる。

第１０の発明は、吸気口と、前記吸気口より空気を吸気する吸気手段と、前記吸気手段により吸気した空気に含まれる臭気を吸着により脱臭するフィルターと、前記フィルターにより脱臭された空気を室内へ導入する導入口と、前記フィルターから脱着した臭気を室外へ排気する排気口とを備え、前記フィルターを請求項１〜９のいずれか１項に記載の脱臭体で形成したもので、有害で吸着しにくいアルデヒド類を害が少なく吸着しやすいカルボン酸に転化後、その他臭気と共に吸着剤で吸着除去され、臭気を吸着した吸着剤を加温し通気することにより吸着剤が脱着再生され、かつ脱着した臭気物質が室外に排気されるのでメンテナンスフリーで長期間使用できる脱臭装置を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における脱臭体を示す模式図であり、（ｂ）は、同脱臭体の断面模式図である。

図１において、脱臭体１は、樹脂繊維からなる不織布で形成された担持体（図示せず）に、物理作用を有する吸着剤としてゼオライトを、触媒として酸化コバルトをそれぞれ担持したもの（以下、「機能材担持不織布４」という）を、加温手段となる面状ヒータ２の両面に貼り合わせて形成されている。端子３は、面状ヒータ２へ電流を供給するためのものである。

次に、機能材担持不織布４における不織布へのゼオライトおよび触媒の担持について説明する。

本実施の形態では、担持体となる不織布はポリエステル系繊維の不織布を用いたが、材質や形状が限定されるものではない。また、担持体として、シリカやアルミナなどの無機繊維の集合体を用いても良いが、樹脂繊維を用いると柔軟性に富み加工性が向上する。さらには、不織布ではなく織布を用いても良い。

また、本実施の形態では、物理作用を有する吸着剤としてゼオライトを用いたが、その中にセピオライト、シリカ、アルミナ、活性炭等が混合されていてもよい。特に、本実施の形態では、シリカ／アルミナ比が大きいため極性が小さい疎水性ゼオライトを用いた。

これにより、非極性の臭気分子を吸着し、また雰囲気の湿度に依存することなく臭気分子を吸脱着できるため、多様な臭気分子を吸脱着できる脱臭体１を実現できる。

また、本実施の形態で用いた疎水性ゼオライトは、０．１〜１μｍ程度の平均径であるが、この大きさに限定されるものではない。しかしながら、大きさを小さくした方が、同じ体積で、表面積を大きく取ることができるので好ましい。さらに、疎水性ゼオライトの形は球状に限定されるものではなく、ゼオライト表面に凹凸を設けることにより、単位体積あたりの表面積を増やすことができるようになり、より効果的である。

また、触媒としては、コバルトを主成分とする酸化物で、スピネル型の結晶構造のＣｏ３Ｏ４とすることが望ましい。これは、スピネル型構造の酸化物触媒がアルデヒド類を酸化し岩塩型構造となり、次に岩塩型構造が空気中の酸素により酸化されスピネル型構造に戻り、その繰り返しで触媒作用を発揮するため、スピネル型構造を選択することでアルデヒド類をカルボン酸へ転化する性能が高く、カルボン酸への転化率の高い脱臭体１を実現できる。なお、本実施の形態では酸化コバルトを用いたが、その他マンガンや鉄、銅などを主体にした酸化物やこれらの複合酸化物を用いても同様の効果が得られる。

また、遷移金属の酸化物以外でも、白金やパラジウムなど白金属に属する金属を用いても同様の効果が得られる。本実施の形態で用いた触媒は、０．１〜１０μｍ程度の径であるが、この大きさに限定されるものではない。しかしながら、大きさを小さくした方が、同一体積での表面積を大きくとることができるので好ましい。さらに、触媒の形も球状等に限定されるものではなく、触媒表面に凹凸を設けることにより、単位体積あたりの表面積を増やすことができるようになり、より効果的である。

ゼオライトや触媒と不織布は接着剤（図示せず）を用いて結合されている。接着剤には、水に、酢酸ビニル、アクリル、エチレン、ビニルアルコール、変性ウレタンなどの樹脂粒子や、これらの樹脂からなる共重合樹脂粒子を分散させた水系エマルジョン型接着剤を用いるのが望ましい。これらの接着剤は、水を蒸発させることにより、樹脂粒子や共重合樹脂粒子の濃度が高くなり、そしてこれら粒子の表面同士がくっつき始め、粒子表面が互いに溶け合い、被膜を形成することで接着作用が発揮される。

このように、接着剤が樹脂皮膜となるため、不織布にゼオライトや触媒を担持した後も非常に柔軟で加工性に優れている。特に、水系エマルジョン型接着剤として、分散粒子をアクリル共重合樹脂粒子とすることで、耐湿性を大きく向上させることができる。これにより、高湿度下での連続使用も可能となり、耐久性の高いメンテナンスフリーで長期間使用可能な脱臭体１を実現できる。

なお、ゼオライトと触媒とを合わせた機能材と接着剤との混合比は特に限定するものではないが、接着剤が多くなると、ゼオライトの表面を接着剤が覆ってしまうため物理吸着作用や触媒作用が低下し、逆に、接着剤が極端に少ないと、機能材が不織布から剥がれ落ちやすいものとなる。望ましくは、機能材と接着剤の固形分が重量比で１：１〜２０：１程度である。

担持方法として、ディッピング法あるいはエアーガンを用いた噴霧法などがあるが、噴霧法の方が、担持量の制御や均一な塗布のために最適である。担持量は、担持体にもよるが１０〜２００ｇ／ｍ^２程度が望ましい。

次に、面状ヒータ２について説明する。面状ヒータ２は、柔軟性を有していれば、特に限定されるものではないが、ＰＴＣヒータのように温度を自己制御できるヒータを用いることが望ましい。これにより、温度制御装置や温度センサ等が必要なく、また異常な昇温により発火することを防ぐことができ、しかも自由な形状に加工することができ、メンテナンスフリーで長期間使用可能な脱臭体を実現できる。なお、温度設定は担持体のガラス転移温度未満の温度が望ましく、これにより担持体が熱により大きく変形することがない。通常は４０〜８０℃程度の使用が望ましい。

実際の脱臭体１の使用形態およびその動作方法を図２を参照しながら、説明する。

図２は、上記実施の形態における脱臭体１の実際の使用形態を示す模式図である。同図において、脱臭体５は、図１の脱臭体１を、プリーツ折りした後に、通気ができるように山と谷の部分を切り欠いたものである。６は面状ヒータ２へ電流を供給する端子であり、臭気が発生した場合、臭気物質を含む空気７が脱臭体５の表面をなぞり山の切り欠き部を通り、また谷の切り欠き部から入ったものも脱臭体５の表面をなぞり、浄化された空気８として通過していく。このときに臭気にアルデヒド類がある場合、酸化コバルトによりカルボン酸へ転化され、ゼオライトに吸着される。通常、物理吸着作用を有する吸着剤はアルデヒド類よりカルボン酸の吸着容量が大きいため、より多くのアルデヒド類を除去できるようになる。

また、アルデヒド類はホルムアルデヒド、アセトアルデヒドに代表され、シックハウスの原因物質であったり、発ガン性があったりするため、カルボン酸へ転化しておくことでこれらの有害性を取り除くことができる。さらには、カルボン酸へ転化しておくことで、アルデヒド類が脱着されるのを防ぐことができるという利点もある。

次に、脱臭体５に担持されたゼオライトが飽和吸着となり、脱臭体５近辺に臭気がなくなったとき、脱臭体５の面状ヒータ２に通電させ、通風させる。これによって、ゼオライトから臭気が徐々に脱着され、ゼオライトは再生される。脱着量は面状ヒータ２の温度と風量によっておおよそ制御することができる。これを繰り返すことにより、自由な形状に加工することができるメンテナンスフリーで長期間使用可能な脱臭体５を実現できる。

また、冬場など寒い季節に面状ヒータ２に通電し、温度を向上させておくと、酸化コバルトによるアセトアルデヒドから酢酸への転化効率が高まるという利点もある。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における脱臭装置を設置した部屋の模式図である。なお、上記第１の実施の形態における脱臭体と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

１１は、部屋１０内部に設置された脱臭装置で、吸気口１４を通して部屋１０内の臭気を含む空気１２を吸引する吸気手段１３と、脱臭用で、上記実施の形態１で述べた脱臭体５からなるフィルター１５と、フィルター１５で脱臭された空気１６を部屋１０内に戻す導入口１７と、臭気を室外へ排気する排気口１９とから構成されている。また、導入口１７と排気口１９との間には、これらを切り替える切替弁１８がある。なお、図示しないが、空気中の臭気を検知する臭気センサを取り付け、臭気センサの出力に応じて呼気手段１３を運転するようにすれば、より脱臭効率の高い脱臭装置を実現できる。

吸気手段１３としては、シロッコファン、ターボファン、プロペラファン、クロスフローファン、貫流ファン等が一般に使用され、特に限定するものではない。本実施の形態ではプロペラファンを用いた。また、吸気手段１３は、フィルター１５への送風手段としても用いることができる。

次に、上記構成による脱臭装置１１の動作について説明する。

部屋１０内で臭気が発生した場合、脱臭装置１１は、部屋１０内の臭気を含む空気１２を吸気手段１３により吸気口１４を通して吸い込み、フィルター１５を通りそこで脱臭され、脱臭された空気１６は、導入口１７を通り、部屋１０内へ戻される。そして、フィルター１５が飽和吸着に達し、部屋１０内に臭気がない場合、切替弁１８によって通気方向を室外へ排出する排気口１９側へ切り替え、フィルター１５に内蔵された面状ヒータ２と吸気手段１３とを作動させ、フィルター１５の温度を上げ通気させることにより、臭気が飽和吸着したゼオライトから脱着し、その脱着した臭気を含む空気２０を室外へ排出することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、上記動作を繰り返すことにより、メンテナンスフリーで長期間使用できる脱臭装置を実現できる。

以上のように、本発明にかかる脱臭体およびそれを用いた脱臭装置は、簡単な構成で、メンテナンスフリーで長期間使用できるもので、空気調和機、空気清浄機、換気装置、生ごみ処理機、食器洗い乾燥機など空気を扱ったり、空気を利用する各種機器に広く適用できるものである。

（ａ）本発明の第１の実施の形態における脱臭体の外観模式図（ｂ）同脱臭体の断面模式図 同脱臭体の実際の使用形態を示す模式図 本発明の第２の実施の形態における脱臭装置を設置した部屋の模式図

符号の説明

１、５ 脱臭体
２ 面状ヒータ（加温手段）
３、６ 端子
４ 機能材担持不織布
１０ 部屋
１１ 脱臭装置
１３ 吸気手段
１４ 吸気口
１５ フィルター
１６ 脱臭された空気
１７ 導入口
１８ 切替弁
１９ 排気口

Claims (10)

1. 少なくとも物理吸着作用を有する吸着剤と、アルデヒド類をカルボン酸へ転化する触媒と、前記吸着剤と前記触媒とを担持する担持体と、前記吸着剤と前記触媒とを加温する加温手段とを備え、前記触媒により転化された前記カルボン酸を前記吸着剤で吸着除去し、かつ前記加温手段で前記吸着剤を加温することにより前記カルボン酸を脱着させることを特徴とした脱臭体。
2. 担持体を樹脂繊維からなる織布もしくは不織布で形成し、吸着剤と触媒とを接着剤により前記担持体に担持した請求項１に記載の脱臭体。
3. 少なくとも接着剤に、アクリル共重合樹脂を水に分散させた水性エマルジョン型接着剤を含む請求項２記載の脱臭体。
4. 吸着剤として疎水性ゼオライトを用いた請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱臭体。
5. 触媒は、白金属に属する元素を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の脱臭体。
6. 触媒として、遷移元素を含む酸化物を用いた請求項１〜４のいずれか１項に記載の脱臭体。
7. 遷移元素として、コバルトを主体とした酸化物である請求項６に記載の脱臭体。
8. 加温手段を柔軟性を有する面状ヒータで形成し、前記面状ヒータと担持体を接合した請求項１〜７のいずれか１項に記載の脱臭体。
9. 面状ヒータは、担持体のガラス転移温度未満の温度に自己制御する請求項８に記載の脱臭体。
10. 吸気口と、前記吸気口より空気を吸気する吸気手段と、前記吸気手段により吸気した空気に含まれる臭気を吸着により脱臭するフィルターと、前記フィルターにより脱臭された空気を室内へ導入する導入口と、前記フィルターから脱着した臭気を室外へ排気する排気口とを備え、前記フィルターを請求項１〜９のいずれか１項に記載の脱臭体で形成した脱臭装置。