JPH02307509A

JPH02307509A - オゾン分解器

Info

Publication number: JPH02307509A
Application number: JP1127526A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Yoshimoto; 吉本　雅文; Tadao Nakatsuji; 忠夫仲辻; Kazuhiko Nagano; 永野　一彦; Kimihiko Yoshida; 公彦吉田
Original assignee: Sakai Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Sakai Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1990-12-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、ガス等に含まれるオゾンを分解するためのオ
ゾン分解器に関する。

〈従来の技術〉従来より、静電複写機においては、感光体ドラムの表面
にコロナ放電により静電荷を与え、ついで露光して静電
潜像を形成し、これをトナー粉で現像し、トナー像を紙
に転写・定着させることによって、複写を行っている。

かかる静電複写機では、前記コロナ放電時にオゾンが発
生し、トナー粉等と共に室内に放出される。

しかしながら、オゾンは不快臭を発し、喉や肺の粘膜を
刺激するなどして健康にも悪影響を与えるため、環境衛
生上の見地から、これを除去することが求められている
。

オゾンの除去方法としては、従来より活性炭、ゼオライ
ト等の多孔性物質を用いる吸着法、ＭｎＯ２等の触媒を
用いる酸化分解法等が用いられていた。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、従来のオゾンの除去方法はいずれも満足
しうるちのではなかった。

すなわち、吸着法の場合は、吸着剤か面相するたびに再
生、交換等を要し、メンテナンスに多大の労力と費用が
必要であった。

また、酸化分解法では、吸着法の場合のような問題はな
いものの、従来使用されていたオゾン分解用触媒では十
分にオゾンを酸化分解することがてきないか、あるいは
高負荷条件下（高濃度、高ＳＶ）において触媒が劣化す
るという問題があった。

また、前記のような静電複写機において≠、オゾンと共
にトナー粉の排出もあるため、このようなトナー粉も捕
捉する必要があった。同様の問題はオゾンを使用する空
気や水の浄化、殺菌等においても発生していた。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであって、高
負荷条件下（高濃度、高ＳＶ）においても高い反応速度
でオゾンを酸化分解することができ、しかも粉塵等の捕
捉効果にすぐれたオゾン分解器を提供することを目的と
する。

〈課題を解決するための手段〉本発明のオゾン分解器は、オゾン分解用触媒を担持した
通気性発熱基材の片面または両面にフィルタを配置して
なる触媒層を、オゾン含有ガスが通過するケーシング内
に設けたものである。

前記フィルタはオゾン分解用触媒を担持したものであっ
てもよい。

すなわち、本発明は、通気性発熱基材に触媒を担持させ
ることにより、触媒温度を上げ、触媒表面でのオゾンの
分解を効率よく行わせると共に、フィルタを配置したこ
とにより乱流効果を起こさせてオゾンと触媒との接触効
率が高められるため、高負荷条件下でも触媒の劣化が防
止され、長期間にわたって安定して使用することができ
る。また、前記通気性発熱基材とフィルタとを組み合わ
せることにより、粉塵等も捕捉、除去することができる
。このとき、フィルタにも前記触媒を担持させると、オ
ゾンの分解効率をより一層向上させることができる。

本発明において使用される通気性発熱基材としては、例
えば多数の細孔を有する薄い金網、金属板等からなり、
通電によって発熱するものがあげられる。前記金網は、
金属線材から作ることができる。また、金属板への細孔
は、例えばエツチング、金型打ち抜き等による穿孔加工
やラス加工などによって形成することができる。使用さ
れる金属材料としては、例えば鉄、コバルト、モリブデ
ン、チタン、ジルコニウム、クロム、銀、金、銅、ニッ
ケル、スズ等の金属単体、ステンレス鋼（例えば５ＵＳ
４３０．５Ｕ３３０４等）を含む種々の鉄合金、銅合金
、ニッケル合金、スズ合金、クロム合金等の合金があげ
られる。

細孔の径は３０μｍ以上、より好ましくは２００〜５０
０μｍであるのが反応性および圧力損失の上から好まし
い。細孔の径が３０μｍより小なるときは、反応性は増
大するが、圧力損失が大きくなるため好ましくない。一
方、径が過度に大きい場合は、圧力損失はなくなるが、
反応性が低下する傾向にある。

また、本発明における発熱基材は、前記のように電流を
通じて発熱する発熱抵抗体のみに限定されるものではな
く、例えば高い熱伝導率を有する材料（アルミニウム等
）で作った前述のような金網、金属板であってもよく、
これに他の熱源から熱を供給して発熱させるようにして
もよい。

使用される触媒としては、従来よりオゾンの分解能を有
するものとして公知である触媒、例えばＭｎ　　０２　
　、　ＣｕＯ１Ｆｅ　２０３　、Ａｇｚ　　０１ＮｉＯ
ＳＣＯ３０４、Ｐｔ５Ｐｄ等の１種または２種以上を組
み合わせたもの、さらに本発明者らがすでに出願してい
るＭｎＯ２−Ｔｉ０２　、Ｍｎ０２−アルカリ金属およ
び／またはアルカリ土類金属酸化物、酸化物生成エンタ
ルピーが１００　Ｋｃａｌ／ｇ酸素原子以下の金属を担
持したゼオライト触媒をあげることができる。

ここで、触媒の基材への担持量は約５〜２５％であるの
が好ましい。担持率がこの範囲よりも大なるときはそれ
に見合うオゾン分解効率の改善がなく、経済的に不利で
あり、また担持率がこの範囲よりも小なるときは充分な
窒素酸化物除去効果が得られない。

前記触媒成分や担体成分の担持方法としては、例えばス
テンレス鋼からなる金網を加熱して表面を空気酸化した
のち、この上に触媒を担持させる方法、表面にアルミナ
を溶射しその上に触媒を担持させる方法、鋼線の一部を
溶出させて多孔質にしその上に担持させる方法、アルミ
ニウムを被覆した金属板を酸化処理しそれに触媒を担持
させる方法、金属板上にアルミナを電気泳動により担持
させついで触媒成分を担持させる方法等があげられる。

さらに、金網や金属板の表面を空気酸化等によって触媒
成分に変えたり（例えばステンレス鋼線からなる金網を
加熱し、鋼線の表面を空気酸化して酸化鉄にする）、あ
るいは表面の構成金属の一部を活性な他の金属材料と電
気化学的等に置換したりする（例えば鋼線を構成する鉄
の一部を電気化学的方法によって、触媒として活性であ
る白金やパラジウム等に置換する）等の方法による場合
も、本発明における担持に包含されるものである。

通気性発熱基材の片面または両面に配置されるフィルタ
としては、高い通気性を有しガスとの接触効率が高く、
しかも排ガス中のトナー粉、紙粉等の粉塵を十分に捕捉
除去できるものであるのが好ましく、例えばシリカクロ
ス、ガラスクロス、セラミックファイバー紙、ガラスベ
ーパー、カーボンファイバーペーパー、耐熱性有機繊維
系クロスもしくは不織布（ポリエステル、ポリアミド等
）、カーボンファイバクロス等があげられる。フィルタ
は通気度が１００ｃｃ４−ｓ　〜５０Ω４　”　！５　
ｓ空隙率が８５％以上であるのが適当である。

また、フィルタは使用状態や使用形態を考慮して適宜選
定されるが、触媒を担持させる場合は触媒担持能にすぐ
れているほか、触媒担持時の熱で劣化しないように１０
０℃以上、好ましくは１５０℃以上の耐熱性を有してい
るものを使用するのが好ましい。一方、発熱基材を折り
曲げたりして使用する場合には折り曲げ等の機械加工が
容易にできるものを使用するのが好ましい。

かかるフィルタは触媒を担持しないときには、排ガス中
に含まれる粉塵を濾過除去すると共に、フィルタの有す
る乱流効果により触媒とオゾンとの接触機会が高まるた
め、触媒担持発熱体の触媒性能を向上させることができ
るという利点がある。

また、フィルタに触媒を担持させたときには、触媒を担
持した発熱基材と触媒を担持したフィルタとの相乗効果
により、それらをそれぞれ単独で使用した場合に比べて
、高いオゾン分解能を示す。

また、発熱体を用いない触媒担持フィルタでは触媒の耐
久性が劣るが、発熱体と重なって加熱されるときは触媒
の耐久性が向上する。

第１図に本発明のオゾン分解器の一例を示す。

第１図のオゾン分解器は、筒形のケーシング１内に、オ
ゾンを含む排ガスの流れ方向（矢印で示す）に沿って、
触媒を担持した発熱基材とその片面または両面に重ね合
わせされたフィルタとからなる複数の触媒層２を一定間
隔で並設したものであり、排ガスは各触媒層２の面に対
して垂直に強制通過される。

第２図は第１図で使用した発熱基材３を示す平面図であ
り、同図では発熱抵抗体である金網で構成された本体４
の両端に電極５を取付け、これに導電線６が接続される
。

第３図は排ガスとの接触効率を高めるために波形の触媒
層２′を使用したほかは第１図に示した分解器と同様で
ある。

第４図は第３図で使用した発熱基材８を示す平面図であ
り、同図では発熱抵抗体である金網で構成された本体７
の両端に電極５を取付け、これに導電線６が接続される
。

さらに、第５図は１枚の触媒層９を蛇腹状に折り畳んで
枠形のケーシング１０内に収容したものであり、矢印は
オゾン含有排ガスの流れ方向を示している。触媒層９は
前記と同様に発熱基材の片面または両面にフィルタが重
ね合わせて構成されている。また、発熱基材の両端には
図示しない電極が取付けられ、これに導線線が接続され
て、発熱基材を発熱させる。触媒層９を装着したケーシ
ング１０はそのままオゾン排出口（図示せず）に取付け
られるほか、複数個を並設してオゾン含有排ガスが順次
通過するようにしてもよい。

触媒を担持する発熱基材の発熱温度は３０℃以上、好ま
しくは４０℃以上、より好ましくは５０℃以上であるの
が適当である。触媒温度が３０℃を下回ると、オゾンが
触媒と反応し、生成する高原子価酸化物が分解されず、
触媒中に酸素が蓄積するので、分解サイクル速度が徐々
に低下し、その結果分解反応速度（分解活性）が低下す
るため、好ましくない。

また、これらの反応速度が低下しない温度は、触媒活性
成分および単位触媒量へのオゾンの負荷量（単位時間あ
たりのオゾン量）によって決まる。

これらを表す量として、本発明者らは、面積速度（ＡＶ
、ａｒｅａ　　ｖｅｒｏｃｉｔｙ　　ｍ’４・Ｈ「・・
・反応量（Ｎ　ｍ’　／　Ｈ）を単位容積の触媒あたり
のガス接触面積（ｎ／４？）で除した値である）と入口
オゾン濃度（ｐｐｍ）との積（以下、ＣＡという）を用
いて表した。例えばＣＡがｔｏｏｏｏｏのとき、Ｍ　ｎ
　Ｏ２触媒では６０℃であり、ＭｎＯ２−Ａｇ２０触媒
（ＭｎＯｚ８０重量％、Ａｇ２０２０重量％）では５５
℃、ＭｎＯ２−Ａｇ２０−Ｔｉ　０２触媒（ＭｎＯｚ７
０重量％、Ａｇ２０１０重量％、Ｔｉ０２２０重量％）
では４０℃である。また、ＣＡが１０００のとき、上記
各触媒でそれぞれ５５℃、５０℃および３５℃である。

また、オゾン分解率は、同一温度、同一オゾン濃度条件
下ではＡＶによって規定されるが、使用した基材の孔の
大きさや触媒層中での触媒の担持状態等によって変化す
る。

〈実施例〉次に、実施例をあげて本発明のオゾン分解器を詳細に説
明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定さ
れるものではない。

実施例１比表面積３２ｎ？／ｇ、平均細孔径５０μであるＭｎＯ
２の５００ｇと５ｉ０２ゾル（日産化学■製のスノーテ
ックスＮ）の１００ｇとを充分に混合して濃度１００ｇ
／Ｎのスラリーを調製した。このスラリーに、ステンレ
ス鋼線からなる５０メツシユの金網（関西全網製、線径
２００μ、寸法３０ｓｓＸ３０＊■）を浸漬し、引き上
げた後、５０℃の温風により通風乾燥し、さらに２００
℃で１８時間熱処理して触媒担持金網を得た。

ついで、この金網の片面にフィルタとしてガラスクロス
（ユニチカエムグラス社製、商品名Ｌ５５　Ｆ　ｔ　１
０００、通気度３０ｆ１４・Ｓ）を重ね合わせた。この
ものを、第１図に示すようにケーシング１内に１〜７層
となるように並設した。このとき、ガラスクロスはガス
の流れ方向に対して金網の前面に配置した。１〜７層ま
での長さは７０ｇ＋ｍとした。このオゾン分解器の単一
容積あたりのガス接触面積は１００　ｍ’孟であった。

実施例２触媒を担持した金網の両面にガラスクロスを重ね合わせ
たほかは実施例１と同様にしてオゾン分解器を得た。

実施例３実施例１で用いたと同じ触媒スラリーにポリエステル製
不織布（日本バイリーン社製）を浸漬し、過剰のスラリ
ーを除去した後、５０℃で１時間通風乾燥した。このと
き、触媒の担持率は不織布に対して２５８％であり、こ
の状態での通気度は１ｆ１４・Ｓであった。このものを
、フィルタとして用いて、触媒担持金網の両面に重ね合
わせたほかは実施例１と同様にしてオゾン分解器を得た
。。

比較例実施例１で得たのと同じ触媒担持金網を単独て用いてフ
ィルタを使用しなかったほかは実施例１と同様にしてオ
ゾン分解器を得た。

オゾン分解試験実施例１〜３および比較例で得られた各オゾン分解器を
用いてオゾン分解試験を行った。すなわち、エアーをオ
ゾン発生器に通じて所定濃度のオゾンを含有させた後、
オゾン分解器に導入し、オゾン分解器を通過したエアー
中のオゾン濃度をオゾン分析計にて測定し、次式により
オゾン分解率を求めた。

（Ｃ＋　−Ｃ２）／Ｃ＋　Ｘ１００ただし、Ｃ１・・・オゾン分解器の入口でのオゾン濃度Ｃ２・・
・オゾン分解器の出口でのオゾン濃度金網は電流を通じ
させて次表に示す温度に加熱した。その他の反応条件お
よびオゾン分解率を次表に示す。

（以下余白）表から、フィルタを重ね合わせた触媒担持金網からなる
触媒層を用いた実施例のオゾン分解器は、フィルタを用
いない比較例に比べて、同じ温度条件下でオゾン分解率
に優れており、その効果が長期間にわたって持続してい
ることがわかる。また、触媒の加熱温度が高いほどオゾ
ン分解率が高かった。

〈発明の効果〉このように、本発明では、通気性発熱基材に触媒を担持
させることにより触媒温度を上げ、かつ前記基材の片面
または両面にフィルタを配置して乱流を起こさせてオゾ
ンと触媒との接触を高めるようにしたので、オゾンの分
解を効率よく行なうことができ、高負荷条件下でも触媒
の劣化が防止され、長期間にわたって安定して効果を持
続させることができる。

また、フィルタを使用することにより、粉塵等も捕捉、
除去することができる。このとき、フィルタにも前記触
媒を担持させると、オゾンの分解効率をより一層向上さ
せることができる。。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のオゾン分解器の一例を示す概略断面図
、第２図は発熱基材の例を示す平面図、第３図は本発明
のオゾン分解器の他の例を示すｔｉ略断面図、第４図は
第３図のオゾン分解器に使用する発熱基材を示す概略斜
視図、第５図は本発明のオゾン分解器のさらに他の例を
示す概略斜視図である。１．１０・・・ケーシング、２．２−．９・・・触媒層
、３．８・・・発熱基材

Claims

【特許請求の範囲】１、オゾン分解用触媒を担持した通気性発熱基材の片面
または両面にフィルタを配置してなる触媒層を、ケーシ
ング内に設けたことを特徴とするオゾン分解器。２、前記フィルタがオゾン分解用触媒を担持したもので
ある請求項１記載のオゾン分解器。