JPH11151443A

JPH11151443A - 空気浄化用フィルタ

Info

Publication number: JPH11151443A
Application number: JP10236746A
Authority: JP
Inventors: Masao Ando; 正夫安藤; Kazuhisa Murase; 和久村瀬; Masako Sakai; 雅子酒井; Masako Kondo; 昌子近藤; Mitsuru Watanabe; 満渡辺
Original assignee: AQUEOUS Research KK; AQUEOUS RESERCH KK; Ishihara Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: AQUEOUS Research KK; AQUEOUS RESERCH KK; Ishihara Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1998-08-24
Publication date: 1999-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】紫外線を有効に利用できるフィルタを提供す
る。【解決手段】基体と該基体の表面に現れる白金属系触
媒及び光触媒からなる複合触媒を有してなる空気浄化用
フィルタにおいて、該フィルタの表面の明度を６．０〜
９．５とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は空気浄化用フィル
タに関する。このフィルタは空気清浄器の臭気成分を除
去する脱臭フィルタとして好適なものである。また、こ
の発明のフィルタはＮＯx等の有害物質も除去する。

【０００２】

【従来の技術】空気清浄器の脱臭フィルタとして酸化チ
タン等の光触媒を添加したものが知られている。例えば
特開平９ー５９８９２号公報には超微細酸化チタンを抄
紙工程において添加することにより紙に含有させると共
に、その含有紙を空気清浄器の脱臭エレメントとして用
いることが開示されている。

【０００３】また、酸化チタン（ＴｉＯ２）は紫外線に
より活性化されてそれ自身でも臭気成分を分解する能力
があるが、これにパラジウム等の貴金属を担持させる
と、酸化チタンの光触媒反応速度が向上する。これは、
光吸収によって酸化チタン内に生じた励起電子ー正孔の
うち、電子が貴金属に吸い寄せられて正孔との再結合が
抑制されるので、残った正孔が臭気物質との酸化反応に
有効に利用されると考えられるからである（電荷分離作
用）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らが検討をし
たところ、ＮＯｘに関していえば、パラジウムの担持量
は多い方がより良い傾向にあることがわかった。しか
し、パラジウムは黒色をしており、その配合量が増える
と触媒自体が黒っぽくなる。よって、照射された紫外線
がパラジウムに吸収されてしまい、光触媒反応に有効に
使われる紫外線が減ってしまうことになる。

【０００５】更に本発明者らの検討によれば、酸化チタ
ンにホルムアルデヒドの吸着能力のあることが判明し
た。ホルムアルデヒドは建築資材から放出されるので主
に住宅用の空気清浄器においてその除去が望まれてい
る。吸着されたホルムアルデヒドは酸化チタンの光触媒
作用によって酸化分解される。この酸化分解反応の反応
速度はパラジウム等の白金属系触媒の有無に殆ど関係の
無いことがわかった。従って、ホルムアルデヒドの除去
に関して言えば、酸化チタンに紫外線をより多く吸収さ
せるために、白金属助触媒は存在しない方が望ましい。

【０００６】ホルムアルデヒドの除去はまずこれを酸化
チタンに吸着させる必要上、酸化チタンの総面積、即ち
酸化チタンの総量は多い方が望ましい。例えば、抄紙能
力のある有機質（パルプ等）の基体に酸化チタンをすき
込む場合、基体の材料に対する酸化チタンの配合割合に
は限度がある。従って、フィルタにおいて有効に機能す
る酸化チタンの総量を多くするためには基体の表面積を
大きくする必要がある。しかし、空気清浄器内でのスペ
ースの関係やそこに備えられる紫外線ランプの大きさか
ら、フィルタを無制限に広く設計することはできない。
よって、フィルタへ大きな表面積を与えるためにはこれ
を厚くせざるをえない。

【０００７】フィルタが厚くなると、紫外線ランプから
みてフィルタの裏側まで紫外線が充分に行き渡らなくな
るおそれがあるので、フィルタとしては無駄に紫外線を
遮断吸収することなく反射させられる特性が望まれるた
め、白金属等の黒色物質はできるだけ少ない方が望まし
い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記課題を
解決するものであり、その構成は次の通りである。基体
と該基体の表面に現れる光触媒を有してなるフィルタで
あって、該フィルタの表面の明度が６．０〜９．５であ
ることを特徴とするフィルタ。

【０００９】フィルタの明度が６．０以上であると一般
の光の反射率は２５％以上となりフィルタの一面に照射
された紫外線は、フィルタの通気孔内において光触媒以
外の成分によって無駄に吸収されることなく、通気孔の
奥側まで達し、底の光触媒を活性化する。よってフィル
タが厚くなってもフィルタの全体において光触媒を有効
に利用できることとなる。なお、フィルタの明度が１０
であれば、光の反射の観点からは最適であるがパラジウ
ムを担持することなく光触媒のみでその明度とした場
合、その性能は充分に発揮されなくなる。即ち、この発
明によれば紫外線を有効に利用できるフィルタとなる。
なお、この明細書において明度はＪＩＳＺ８７２１に
基づく。フィルタの表面は無彩色に限られず、有彩色で
もよい。

【００１０】フィルタの表面の明度を８．５とすると反
射率は７５％以上となり更に好ましい。

【００１１】基体の材料は光触媒を担持できるものであ
れば特に限定されないが、パルプなどの有機材料、アル
ミ箔等の金属材料及びアルミナやジルコニアなどのセラ
ミック材料を用いることができる。但し、貴金属、即ち
白金属系触媒の担持によって黒色となった光触媒を利用
したときにもフィルタの表面の明度が所望のものとなる
ようにできる限り明度が大きく、白色に近いものが好ま
しい。特に、光触媒を励起させる波長４００ｎｍ以下の
光を反射させるものがよい。そのため、白色顔料を基体
材料に添加することもできる。酸化チタンは光触媒とし
て働くと共に白色顔料としても利用できる。複合フィロ
ケイ酸塩はこれ自体に有害物質の吸着能力がある。白色
顔料については特開平７ー２９９３５４号公報を参照さ
れたい。また、基体内に埋設された光触媒にこれを活性
化する光を供給するために、基体の材料は当該光を通過
させるものとすることが好ましい。パルプは紫外線をあ
る程度透過させるので、当該光透過性の材料に該当す
る。

【００１２】基体の構成は通気性があれば特に限定され
ない。通常採用されるハニカム構造や段ボール構造の
他、織布や不織布を用いることもできる。また、樹脂製
のシートに微細な孔をあけてこれを基体とすることもで
きる。基体の形状も特に限定されるものではない。空気
清浄器のスペース及び光源に対応して適宜設計される。

【００１３】発明が解決しようとする課題の欄で説明し
たように、フィルタは厚いほうがより多くの光触媒を担
持できるので好ましいが、一方、フィルタを厚くし過ぎ
ると光源からみて裏側のフィルタの部分まで光が届き難
くなる。本発明者らの検討によれば、紙に酸化チタンー
パラジウム複合触媒をすき込んでなる基体材料をハニカ
ム構造としたフィルタにおいて、その表面の明度が８．
０のとき、厚さが１０ｍｍを超えると、ホルムアルデヒ
ドの除去能力に殆ど差が出なくなった。従って、この場
合、基体の厚さは５〜２０ｍｍとすることが好ましい。
更に好ましくは８〜１２ｍｍであり、ほぼ１０ｍｍとす
ることが最も好ましい。

【００１４】基体材料は補強繊維、バインダー、助剤、
添加剤、他の脱臭剤を含有することができる。

【００１５】光触媒は臭気成分を酸化分解できるもので
あれば特に限定されず、酸化チタンの他にも、Ｃｕ、Ｚ
ｎ、Ｌａ、Ｍｏ、Ｖ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｆｅ、
Ｗ、Ｍｇ、Ａｌ及びＢｉの各酸化物、それらの複合酸化
物並びにＣｄＳなどの硫化物よりなる群より選ばれる少
なくとも１種を用いることができる。更には、活性を向
上するために光触媒にＰｄ、Ｐｔ等の白金属系触媒の少
なくとも１種を担持させたいわゆる複合光触媒を用いる
ことができる。表面の明度が６．０〜９．５のフィルタ
を製造するには、フィルタに含有する基体材料、複合光
触媒等のそれぞれの明度を確認したうえで、それぞれの
配合量を適宜設定すればよいが、複合光触媒自体の明度
が６．０より大きいものを用いると、比較的容易にフィ
ルタの表面の明度を特定範囲におさめることができるた
め好ましい。

【００１６】本発明者らは、微細（粒子径１００ｎｍ以
下）な酸化チタンに特定量のパラジウムを担持させるこ
とによりアルデヒド（特にホルムアルデヒド）及びＮＯ
ｘを共に除去できることを見いだした。触媒中のパラジ
ウムの配合量は０．０５〜１．５重量％とする。パラジ
ウムが０．０５重量％未満であると、ＮＯｘの除去能力
が満足したものとならない。また、１．５重量％を超え
てパラジウムを配合すると紫外線がパラジウムに吸収さ
れて酸化チタンに充分に供給されなくなり、アルデヒド
の除去能力が低下する。また、パラジウムは高価な材料
であるのでコストの見地からも１．５重量％を超えてパ
ラジウムを配合することは好ましくない。

【００１７】本発明者らの検討によれば、白色のパルプ
（石原産業（株）の提供する紙：（品番）Ｈー５５）を
基体材料とし、そこに約４０重量％の酸化チタンーパラ
ジウム触媒（酸化チタンについては石原産業（株）の提
供する触媒：（品番）ＳＴー３１）を抄き込んでなるペ
ーパーを触媒中のパラジウム担持量を変化させて準備し
た。このとき、パラジウムの担持量とフィルタの明度と
の間には次の関係があった。複合触媒中のＰｄ明度（Ｗｔ％）（Ｖ）０．０５９．５０．１９．００．３８．５０．５８．０１．０７．０基体材料に対して３０〜５０重量％の酸化チタン−パラ
ジウム複合触媒を配合することできる。本発明者らの検
討によれば、酸化チタン−パラジウム複合触媒中におけ
るパラジウムの配合量は０．０５〜１．５重量％とする
ことが好ましい。更に好ましくは、０．１〜１．０重量
％、更に更に好ましくは０．２〜０．５重量％、最も好
ましくはほぼ０．３重量％であった。従って、基体材料
に対する複合触媒の配合量をほぼ４０重量％として、フ
ィルタの明度は６．０〜９．５とすることが好ましく、
更に好ましくは７．０〜９．０であり、更に更に好まし
くは８．０〜８．７５であり、最も好ましくはほぼ８．
５である。

【００１８】このようにして準備されたペーパーにおけ
る触媒中のパラジウム担持量とＮＯ除去性能の関係を図
１に示す。また、パラジウム担持量とホルムアルデヒド
除去性能との関係を図２に示す。

【００１９】図１、図２及びパラジウムが高価であるこ
とを考慮すれば、パラジウムの担持量は０．２５〜０．
３５重量％とすることが好ましい。このときのフィルタ
の明度は８．５である。

【００２０】基体に対する光触媒の担持の方法は、光触
媒が基体材料の表面に現れるようにするものであれば、
特に限定されない。基体及び光触媒の材質に適した方法
が適宜選択される。例えば、含浸法、共沈法、沈着法、
混練法、イオン交換法、溶融法等が利用できる。詳しく
は「触媒講座別巻触媒実験ハンドブック」、触媒学
会編、第１５〜１６頁を参照されたい。パルプへ光触媒
をすき込むには、光触媒およびパルプを水に分散させた
状態で常法に従って湿式抄紙することにより行われる。

【００２１】

【実施例】白色のパルプ（石原産業（株）の提供する
紙：（品番）Ｈー５５）を基体として、そこに約４０重
量％の酸化チタンーパラジウム触媒（酸化チタンについ
ては石原産業（株）の提供する触媒：（品番）ＳＴー０
１）を抄き込んでなるペーパーを、パラジウムの担持量
を変化させて、準備した。

【００２２】ＮＯｘの除去の測定条件は次の通りであ
る。容積が１４４リットルの密閉された容器内の底に長
方形（５ｃｍ X １０ｃｍ）に切り取った２枚のシート
を置き、その真上に紫外線ランプを設ける。紫外線ラン
プの出力は４Ｗであり、紫外線ランプと各シートまでの
距離は１ｃｍである。そして、ＮＯｘを容器に導入する
に先立ち、紫外線ランプを２時間点灯してシートをエー
ジングする。その後、容器内の空気を一旦排気し、続い
て容器内に一酸化窒素（ＮＯ）を導入し、その濃度が
０．６ｐｐｍとなるよう調整する。そして、容器内の空
気を循環させながら紫外線ランプを１５分間点灯し、一
酸化窒素の減少量を測定した。結果は図１に示すとおり
であった。

【００２３】ホルムアルデヒドの測定条件は次の通りで
ある。容積が２ｍ^３の密閉された容器内の底に長方形
（２０ｃｍ X ２５ｃｍ）に切り取った１枚のシートを
円筒状に丸めておき、その中心軸相当位置に紫外線ラン
プを配置する。紫外線ランプの出力は４Ｗであり、紫外
線ランプとシートまでの距離は３ｃｍである。そして、
ホルムアルデヒドを容器に導入するに先立ち、紫外線ラ
ンプを片面４時間ずつ、計８時間点灯してシートをエー
ジングする。その後、容器内の空気を一旦排気し、続い
て容器内にホルムアルデヒドを導入し、その濃度が２．
５ｐｐｍ前後となるよう調整する。そして、容器内の空
気を循環させながら紫外線ランプを６０分間点灯し、ホ
ルムアルデヒドの濃度変化をモニタする。結果は図２に
示すとおりであった。

【００２４】以下、実施例のフィルタの組み付けられる
空気清浄器について説明する。図３は空気清浄器１の構
成を示す。この空気清浄器１は換気部１０、清浄部２０
から大略構成される。換気部１０及び清浄部２０はケー
シング２に内蔵される。このケーシング２は壁に埋め込
まれる筐体部３と室内に表出されるフロントパネル４か
ら構成される。フロントパネル４の下縁側には室内空気
の取り入れ口５が開口し、その上縁側には清浄化した空
気の吹き出し口６が開口している。筐体部３の換気部１
０側の下面にも室内空気の取り入れ口７が開口してお
り、これより取り込まれた空気は換気部１０により室外
へ排出される。筐体部３の換気部１０側の背面には室内
空気の排出口８と室外空気の取り入れ口９が開口してお
り、それぞれ図示しないダクトで室外と連通している。

【００２５】換気部１０は排気用ファン１１、給気用フ
ァン１２及び熱交換器１３から構成される。排気用ファ
ン１１と給気用ファン１２には汎用的なものが利用で
き、それぞれ図示しない同じく汎用的なモータによって
回転される。排気用ファン１１と給気用ファン１２とは
パーティション１５によって仕切られている。室内の空
気は取り入れ口７、熱交換器１３を通って排気用ファン
１１により排出口８より室外へ排出される。室外の空気
は取り入れ口９から給気用ファン１２により取り込ま
れ、熱交換器１３を通って清浄部２０へ送られる。

【００２６】熱交換器１３は室内空気の取り入れ口７と
排気用ファン１１とを連通するコルゲートの第１の層１
３ａと給気用ファン１２より送られた室外空気を清浄部
２０側へ連通させるコルゲートの第２の層１３ｂを交互
に積層したものである。熱交換器１３は熱伝導率の高い
材料で形成される。なお、かかる熱交換器は例えば特開
平５ー２６９３２３号公報に記載されているように周知
なものである。

【００２７】排気用ファン１１と給気用ファン１２とは
パーティション１５で仕切られているので、排出される
室内の空気と吸引される室外の空気が混じりあることは
ない。熱交換器１３においても室内空気と室外空気はそ
れぞれが専用のコルゲート層１３ａと１３ｂを通過する
ので、ここにおいても混じり合うことはない。熱交換器
１３は吸引した室外空気を排出する室内空気で暖め、も
って室内の温度が急激に変化することを防止している。

【００２８】空気清浄部２０は下段の集塵装置２１、上
段の脱臭装置２７およびクロスフローファン３３から構
成される。集塵装置２１はイオン化電極２３と集塵電極
２５からなる。両者の間に高電圧を印加すると、イオン
化電極２３でコロナ放電が開始する。この放電によって
生じたイオンが空気中の塵芥に接するとこの塵芥は正に
帯電する。そして、正に帯電した塵芥は集塵電極２５に
吸引される。また、コロナ放電によってイオン風が生じ
る。従って、室内の空気の汚れが小さいときには、クロ
スフローファンを停止させてこのイオン風のみによって
室内の空気を循環させることもできる。

【００２９】実施例ではイオン化電極２３として３本の
放電線を用いた。集塵電極２５としてはマイナス側の導
電性フィルムと、プラス側の導電性フィルムをポリプロ
ピレン等の絶縁性樹脂でコートしたフィルムを巻回した
ものを用いた。集塵電極２５に吸引された塵芥は当該電
極フィルムに付着して離れなくなる。イオン化電極２３
と集塵電極２５とに印加される電圧はそれぞれ５．６５
ＫＶ、２．４ＫＶとした。この集塵装置２１は周知な構
成である。例えば、特開平９ー１９６４７号公報を参照
されたい。

【００３０】脱臭装置２７は３本の紫外線ランプ２９と
これを上下に挟む一対の実施例の光触媒フィルタ３０、
３１からなる。

【００３１】この実施例では、集塵電極２５と紫外線ラ
ンプ２９との間に紫外線フィルタ３０を介在させ、紫外
線が集塵電極２５に照射しないようにしている。これに
より、集塵電極２５の劣化をより少なくすることができ
る。

【００３２】図中の符号３５、３６及び３７はそれぞれ
においセンサ、ダストセンサ及び光センサである。符号
３８は警報ブザーである。符号４０は赤外線を用いたリ
モートコントローラであり、符号３９は赤外線を受光す
るための受光器である。

【００３３】この発明は、上記発明の実施の形態及び実
施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の
範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲
で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はパラジウムの担持量とＮＯ除去性能の関
係を表すグラフである。

【図２】図２はパラジウムの担持量とホルムアルデヒド
除去性能の関係を表すグラフである。

【図３】図３はこの発明の実施例のフィルタが組み付け
られた空気清浄器の構成を示す図である。

【符号の説明】

１空気清浄器１０換気部１１排気用ファン１２給気用ファン１３熱交換器２０清浄部２１集塵装置２７脱臭装置２９紫外線ランプ３０、３１フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｊ 23/44 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｈ１０２Ｂ (72)発明者酒井雅子東京都千代田区外神田２丁目19番12号株式会社エクォス・リサーチ内 (72)発明者近藤昌子東京都千代田区外神田２丁目19番12号株式会社エクォス・リサーチ内 (72)発明者渡辺満三重県四日市市石原町１番地石原産業株式会社四日市事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体と該基体の表面に現れる白金属系触媒
及び光触媒からなる複合触媒を有してなる空気浄化用フ
ィルタであって、該フィルタの表面の明度が６．０〜
９．５であることを特徴とする空気浄化用フィルタ。
【請求項２】前記基体はほぼ１０ｍｍの厚みを有するハ
ニカム又は段ボールであることを特徴とする請求項１に
記載の空気浄化用フィルタ。
【請求項３】前記基体は前記光触媒を活性化する光を実
質的に透過させる材料で形成されることを特徴とする請
求項１又は２に記載の空気浄化用フィルタ。
【請求項４】前記基体は抄紙能のある材料で形成されて
いることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気浄化
用フィルタ。
【請求項５】前記基体はパルプを主体として形成されて
いることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気浄化
用フィルタ。
【請求項６】前記複合触媒はそれ自体の明度が６．０よ
り大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
載の空気浄化用フィルタ。
【請求項７】前記複合触媒は酸化チタンーパラジウム複
合触媒であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
に記載の空気浄化用フィルタ。
【請求項８】白金属触媒及び光触媒からなる複合触媒が
すき込まれている有機材料で構成された基体からなる空
気浄化用フィルタであって、その表面の明度が６．０〜
９．５であることを特徴とする空気浄化用フィルタ。
【請求項９】前記複合触媒が酸化チタンーパラジウム複
合触媒であり、前記基体が紙製であることを特徴とする
請求項８に記載の空気浄化用フィルタ。
【請求項１０】紙製の基体と、該基体に対して３０〜５
０重量％の酸化チタンーパラジウム複合触媒が該基体に
すき込まれてなる空気浄化用フィルタであって、その表
面の明度が６．０〜９．５であることを特徴とする空気
浄化用フィルタ。
【請求項１１】前記紙製の基体に対する前記酸化チタン
ーパラジウム複合触媒の配合量が約４０重量％であるこ
とを特徴とする請求項１０に記載の空気浄化用フィル
タ。
【請求項１２】前記明度が７．０〜９．０である、こと
を特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の空気浄
化用フィルタ。
【請求項１３】前記明度が８．０〜８．７５である、こ
とを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の空気
浄化用フィルタ。
【請求項１４】前記明度がほぼ８．５である、ことを特
徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の空気浄化用
フィルタ。
【請求項１５】請求項１〜１４のいずれかに記載の前記
空気浄化用フィルタを備えた空気清浄器。