JPH11276910A

JPH11276910A - 空気浄化用フィルター及びその製造方法

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Publication number: JPH11276910A
Application number: JP10102175A
Authority: JP
Inventors: Takashi Taniguchi; 隆志谷口
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2018-03-30
Also published as: JP3639430B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の空気浄化用フィルターを改良し、低圧
損で接触面積の大きい空気浄化用フィルターを提供する
ことである。【解決手段】空気浄化用フィルターＡにおいて、金属
製の枠体１の上下かつ前後の枠部材１ａ〜１ｄには縦方
向に所定間隔で複数本の針金２が立設されている。光触
媒をコーティングしたガラス繊維の帯状シート３が風の
流れ方向に垂直になるように上記前後の各針金２に対し
て互い違いに掛けられて波状になるように組み込まれて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気中の人体に有
害もしくは不快とされる成分の浄化を目的とした空気浄
化用フィルターに係わり、特に上記成分の分解可能な浄
化用触媒を用いた空気浄化用フィルター及びその製造方
法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気浄化用フィルターには、多種
多様な空気浄化用部材が、例えば、セラミック繊維製の
紙から作られたハニカム構造体や、セラミック繊維織物
を波形に型付けしたもの等が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の空気浄化用フィルターでは、例えば光触媒用
フィルターにおいては、その触媒である酸化チタンが紫
外線にあたらなければ性能が発揮できない特性上、ハニ
カム構造体の場合はセル（空壁）の大きさや、フィルタ
ー厚みに制限を受け易い。また、繊維織物の場合、その
緻密な表面にのみ活性があるため接触表面積が小さい。

【０００４】更には、織物を透過するように空気を流す
方法もあるが、織物の強度維持や触媒が載っている等の
ため、どうしても緻密な表面になってしまい通過時の圧
力損失が大きくなってしまう。

【０００５】本発明の目的はかかる従来技術の課題を解
決するために、低圧損で接触面積の大きい空気浄化用フ
ィルターを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の空気浄化用フィルターは、繊維径が５〜１
０μｍ、縦方向、及び横方向の密度が１３〜２０本／２
５ｍｍであり、厚さ０．０９〜０．１３ｍｍ、空間率が
３０〜５０％である通気性織物に気相化学反応触媒をコ
ーティングさせたことを要旨とする。なお、本発明にお
いて、上記通気性織物を複数本一定間隔で平行に配置
し、該通気性織物間を多数の結合糸で連結して成る繊維
質多層構造体の繊維表面上に気相化学反応触媒をコーテ
ィングしてもよい。

【０００７】また本発明の空気浄化用フィルターの製造
方法は、上記繊維表面上に、気相化学反応触媒液をスプ
レーで吹き付けてコーティングすることを要旨とする。

【０００８】本発明の空気浄化用フィルターにおいて、
前記通気性織物は、ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ
繊維等の無機繊維、もしくはアクリル繊維、アラミド繊
維、ナイロン繊維等の有機繊維を用いることが好まし
い。

【０００９】また、前記気相化学反応触媒としては、ア
ナターゼ型酸化チタン（ＴｉＯ₂）から成る光触媒、又
はＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚ
ｎ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｔｃ，Ｏｓ，Ｉｒ，
Ｒｈ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｇ，Ａｕ，Ｓｎ，Ｐｂより選ばれ
た少なくとも１種類以上の遷移金属を用いて成る脱オゾ
ン触媒、もしくは脱臭触媒を用いてもよい。

【００１０】更に前記本発明の空気浄化用フィルターの
製造方法において、前記通気性織物に前記気相化学反応
触媒をコーティングする前に、その繊維表面を酸等で荒
らす処理を施してもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態では、縦方
向、横方向に一定間隔で織り込まれた、網目状の通気性
織物に３次元立体構造形成させた物、もしくは一定間隔
で平行に配置された複数の通気性織物、及び該通気性織
物間を連結する多数の結合糸から成る繊維質多層構造体
の繊維表面上に、気相化学反応触媒をコーティングする
ことによって従来では成しえなかった低圧損で接触面積
の大きい空気浄化用フィルターを得ることができる。

【００１２】ここで言う網目状の通気性織物はＪＩＳに
記載されているような「織物」である。しかし、本発明
においてはその中でも繊維径が５〜１０μｍ、組織とし
ては平織りの織物が好ましく、空間率は３０〜５０％程
度が好ましい。３次元立体構造の形成に関しては、接触
面積を広く取れる形であり、且つ圧力損失が極端に増大
しなければ特にこれを規定するものでは無い。

【００１３】使用される繊維は、担持される触媒が有機
物の分解活性を持つ場合や、２００℃近い熱処理温度を
必要とする場合などは無機繊維であることが好ましく中
でも長繊維が作りやすいガラス繊維が好ましい。さらに
触媒が乗り易いように繊維表面を酸などで荒らす処理を
施せばなお良い。

【００１４】気相化学反応触媒はその用途によって多数
の物が利用可能であるが、その粒径が１０μ以下が好ま
しい。通常、触媒成分単独ではバインダー効果が無いた
めコーティングするには、何らかのバインダーを必要と
するが、その使用用途によっては無機バインダーの方が
好ましく、バインダー粒子径が触媒成分の粒子径より小
さい物である方が、バインダー効果を期待できる。

【００１５】上記触媒の担持方法については、一般的な
溶液含浸法では繊維間の空壁に液の表面張力による造膜
が発生し易く、目詰まりを起こし易い。本発明において
は、例えば、触媒液をスプレーで吹き付ける方法をとる
ことで目詰まりを防いでいる。

【００１６】次に本発明での触媒担体の基材として使わ
れる繊維質多層構造体は種々の方法で製造することがで
きるが、その代表的な例は、特開平３−２４９２３８号
公報に記載されている“立体織物”である。この立体織
物は上記公報記載の発明に従い製織される特異なもの
で、その構造は、上記公報の特許請求の範囲第１項の記
載及び図面を引用して説明すると、図８，９のように、
複数段状で各段に列状に配置された経糸２１に対して緯
糸２２が転移蛇行して各段の夫々が一層の織地２４を構
成すると共に、上下に対峙して位置する上記一層の各織
地２４間を、溺糸２３（結合糸）を上記経糸２１群のい
ずれかの溺めるべき箇所の前後に位置するコースの緯糸
２２に溺ませて結合したものであり、且つ、溺糸２３の
結合箇所が織成方向において緯糸２２の少なくとも１コ
ースづつずれて結合されているものである（実際には、
緯糸２２相互間に図１に現れているような大きな隙間は
なく、各緯糸２２は通常の織物の緯糸と同様に隣接する
もの同士が接するほど密に配置されている。溺糸２３
も、織成方向には緯糸２２と同様に密に配置されてい
る。）。

【００１７】繊維質多層構造体の中でも上記触媒担体の
基材として特に好ましいのものは、結合糸が通気性織物
層間に全く均一に分布しているのではなく規則的な粗密
ある分布をしているものである。すなわち、特開平３−
２４９２３８号公報のものが通常そうであるように、通
気性織物層に垂直な平面内において結合糸が密に分布し
て壁状部分を形成し、この壁状部分が織物層間に等間隔
で存在するものが好ましい。

【００１８】通気性織物層は層数２〜５程度のものが使
い易く、各層の間隔は約５〜１０ｍｍが適当である。ま
た、織物層間の結合糸が密に存在する上記壁状部分は約
１〜５ｍｍの間隔で存在することが望ましい。繊維質多
層構造体の素材繊維は特に限定されず、各種有機繊維、
無機繊維を用途に応じて選ぶことができるが、腐食性ガ
スを扱う反応や高温化学反応に使用する触媒の担体とし
て使用するものの場合は、耐食性や耐熱性にすぐれたガ
ラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミノシリケ
ート繊維等の無機繊維が好ましい。

【００１９】繊維質多層構造体は、柔軟で織成可能なセ
ラミック繊維から作られたものであるから、通常の二次
元的な織物と同様、そのままでは自己保形性がない。通
気性織物層を水平にして置けば結合糸が屈曲して通気性
織物層の間隔は狭まり、また、織物層を垂直にしても安
定な姿勢を保つことはできない。本発明においては、こ
の柔軟な繊維質多層構造体を、結合糸が伸び切り通気性
織物各層は一定間隔で平行配置された状態でバインダー
処理し、全体の剛性を強化して形状を固定したものを担
体とするのが好ましい。

【００２０】バインダー処理による形状固定は、適当な
治具を用いて結合糸が伸び切った状態に保った繊維質多
層構造体をシリカゾル、アルミナゾル、チタニアゾル等
からなる無機質バインダーに浸漬し、その後、空気中で
加熱乾燥してバインダーを硬化させることにより行うこ
とができる。

【００２１】触媒担体として装置に取り付けたときの形
状安定性を確保するため、前記担体は約３０ｇ／ｃｍ²
未満の荷重を通気性織物層に垂直な方向に加えても容易
には変形しないものであることが望ましい。従って、バ
インダーは上記座屈強度を達成可能な程度に付着させる
ことが望ましく、少なくとも、処理後の繊維質多層構造
体が自らの重量によっては変形しない程度に付着させる
ことが必要である。しかしながら、過剰のバインダーは
通気性織物層や結合糸群をすべて覆って有効接触表面積
を減少させるなど、前記担体の特長を失わせるので好ま
しくない。

【００２２】本発明の触媒担体に触媒を担持させるに
は、触媒付着量を向上させる目的でアルミナゾル溶液に
浸漬、乾燥し、その後、触媒水溶液中に浸漬するなどの
方法で触媒含浸処理を行えばよく、特に困難はない。触
媒を担持させた後の使用法は特に限定されるものではな
いが、標準的には、通気性織物層と平行な方向に、且つ
結合糸群が前述のように“壁”を形成している場合はそ
の壁とも平行な方向に、被処理ガスを流す態様で使用す
る。これにより、大きな接触面積を確保しながらきわめ
て低い圧損失でガス処理を行うことができる。

【００２３】上述のように、繊維質多層構造体に自己保
形性を付与してなる上記触媒担体はきわめて大きな空隙
率と接触面積表面積を有するので、きわめて低い圧力損
失で効率のよいガス処理を可能にすると共に、熱容量が
小さく、反応開示時に速やかな触媒活性の立ち上がりを
可能にする。また、ほとんど繊維からなり、繊維間の微
細空隙が豊富なので、触媒担持能力にも優れている。さ
らに、可撓性ある織物構造のものであるから、熱的衝撃
にもよく耐え、耐久性に優れている。

【００２４】

【実施例】以下、図面に示す本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明による空気浄化用フィルターＡの一実
施例である。同図において、１は金属製の枠体で、図２
に示すように枠体１の上下かつ前後の枠部材１ａ〜１ｄ
には縦方向に所定間隔で複数本の針金２が立設されてい
る。３は、図３に示すようなガラス繊維の糸より成る前
記触媒担体で、スプレーガンにより光触媒、例えば、ア
ナターゼ型酸化チタンを塗布し室温で乾燥してある。こ
の帯状シート３は風の流れ方向に対して垂直になるよう
に、上記前後の各針金２に対して互い違いに掛けられて
波状になるように組み込まれている。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１は上記フィルターＡと比較例としての
従来のフィルターＢの特性比較を示す。比較例のフィル
ターＢは図４に示すようにセラミック繊維１０から成る
公知のハニカム構造体に光触媒を担持させたものであ
る。またフィルターＡにおいて、例えば、シート１は５
０×１０００ｍｍの寸法で、針金２は内寸２５０×５０
ｍｍでその設置間隔は１０ｍｍ、光触媒の担持量は約３
０（ｇ／ｍ²）である。

【００２７】更に表１における各技術要語を下記に説明
する。「接触面積」とは、フィルターに空気が流れた
時、フィルターの壁もしくは繊維表面と空気が接触する
ことができる面積である。「開口率」とは、空気の流れ
方向に対して開いた空間の割合で、例えば管状の物で、
流れを疎外する物がない場合である。「密度」とは、別
名かさ比重で体積当りの重量で空壁が多い、もしくは構
成されている分子が軽ければ密度は小さくなる。「触媒
担持量」とは、体積当りの触媒重量で、これが多いと触
媒活性、寿命などがよくなる。「圧力損失」とは、フィ
ルターに風が流れる時、その入口と出口側で生じる圧力
差のことである。これが小さい程、風が流れるために必
要な圧力が少なくて済み、ファン等が小さくなり、コス
トが低くなる。なお、表１で、圧力損失はフィルターＡ
の記載寸法において、フィルターＢは厚み５０ｍｍにお
いて、通過風量２（ｍ／ｓ）で測定した値を示す。

【００２８】次に、上記２種類のフィルターＡ，Ｂを図
５に示す如く光触媒脱臭装置により、温度２５℃、湿度
約６０％、臭気成分としてアセトアルデヒドを１０ｐｐ
ｍ含んだ１（ｍ³）の密容器１１中で同一運転条件での
臭気成分残存濃度による相対評価をした。成分測定は、
検知管（ガステック社製）測定法で行なった。３０分後
の測定値を表２に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２において、「脱臭率」とは脱臭フィル
ターの脱臭効率（臭いの除去率）で、（（入口濃度−出
口濃度）／入口濃度）×１００で表される。例えば、入
口濃度１０ｐｐｍ、出口濃度０ｐｐｍなら脱臭率は１０
０％になる。なお、本発明において、気相化学反応触媒
の担体としての通気性織物の形状としては、例えば、図
６及び図７のようにしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来の空気浄化用フィルターの問題点を改良し、触媒担体
としての通気性織物の形状、寸法に制約が少なく、また
低圧損で接触面積が大きく、脱臭率の高い空気浄化用フ
ィルターを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気浄化用フィルターの一実施例を示
す概略図である。

【図２】金属製枠体を示す概略図である。

【図３】ガラス繊維シートを示す図である。

【図４】従来のハニカム構造体を示す図である。

【図５】脱臭率測定方法を示す図である。

【図６】通気性織物の形状の一例を示す図である。

【図７】通気性織物の形状の他の例を示す図である。

【図８】繊維質多層構造体の構造を示す斜視図である。

【図９】図８の経糸と直交し緯糸と平行な面に沿う断面
図である。

【符号の説明】

１金属製枠体２針金３ガラス繊維シート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維径が５〜１０μｍ、縦方向、及び横
方向の密度が１３〜２０本／２５ｍｍであり、厚さ０．
０９〜０．１３ｍｍ、空間率が３０〜５０％である通気
性織物に気相化学反応触媒をコーティングさせたことを
特徴とする空気浄化用フィルター。
【請求項２】上記通気性織物が、ガラス繊維、シリカ
繊維、アルミナ繊維等の無機繊維、もしくはアクリル繊
維、アラミド繊維、ナイロン繊維等の有機繊維より成る
ことを特徴とする請求項１記載の空気浄化用フィルタ
ー。
【請求項３】上記気相化学反応触媒がアナターゼ型酸
化チタンから成る光触媒であることを特徴とする請求項
１又は２記載の空気浄化用フィルター。
【請求項４】上記気相化学反応触媒がＴｉ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｂ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｔｃ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｐｄ，
Ｐｔ，Ａｇ，Ａｕ，Ｓｎ，Ｐｂより選ばれた少なくとも
１種類以上の遷移金属を用いたことを特徴とする請求項
１又は２記載の空気浄化用フィルター。
【請求項５】前記気相化学反応触媒がその触媒成分の
粒子径より小さい粒子径の無機バインダーによりコーテ
ィングされていることを特徴とする請求項１又は２記載
の空気浄化用フィルター。
【請求項６】繊維径が５〜１０μｍ、縦方向、及び横
方向の密度が１３〜２０本／２５ｍｍであり、厚さ０．
０９〜０．１３ｍｍ、空間率が３０〜５０％である通気
性織物に気相化学反応触媒液をスプレーで吹き付けてコ
ーティングさせることを特徴とする空気浄化用フィルタ
ーの製造方法。
【請求項７】前記通気性織物に前記気相化学反応触媒
をコーティングする前に、その繊維表面を酸等で荒らす
処理を施すことを特徴とする請求項６記載の空気浄化用
フィルターの製造方法。
【請求項８】一定間隔で平行に配置された複数の前記
通気性織物及び該通気性織物間を連結する多数の結合糸
からなる繊維質多層構造体の繊維表面上に、気相化学反
応触媒をコーティングさせたことを特徴とする請求項１
〜５のいずれか１項記載の空気浄化用フィルター。
【請求項９】前記繊維質多層構造体が２〜５槽の通気
性織物層を有することを特徴とする請求項８記載の空気
浄化用フィルター。