JPS5933012B2

JPS5933012B2 - オゾン分解フイルタ−

Info

Publication number: JPS5933012B2
Application number: JP55124694A
Authority: JP
Inventors: 稔須貝; 正恭佐治; 紹夫落合; 光城金成
Original assignee: Tokyo Roki Co Ltd
Current assignee: Tokyo Roki Co Ltd
Priority date: 1980-09-10
Filing date: 1980-09-10
Publication date: 1984-08-13
Also published as: JPS5750527A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、空気中のオゾン（０３）を分解処理するた
めに使用されるオゾン分解フィルターに関する。

オゾンは、世間一般に考えられているような健康なガス
では決してなく、むしろ、塩素等よりも遥かに強い刺激
性の有毒ガスである。

例えば、空気中に含まれるオゾンは、０．０２ＰＰＭの
濃度でも、敏感な人には臭気を感じ、１〜２ＰＰＭにな
ると３時間程度で頭痛、胸部症、上部気道の渇きが起こ
り、６時間程度では、気管支炎を起こす人もいると言わ
れている。

従って、大気中のオゾン濃度が高まることは、環境衛生
を悪化させないために絶対に回避しなげればならない。

このオゾンは、高電圧のかかる電気製品からのコロナ放
電により、あるいは、紫外線、Ｘ線、陰極線などの放射
線が酸素分子に反応して発生する。

ところで、生活や仕事の環境において、その有害なオゾ
ンの発生源となるものは意外に多く、特に現在点（普及
している静電複写機では、その複写プロセスの中で行な
われるコロナ放電によって空気中の酸素分子から多量の
オゾンが生成され、これが複写機内に設けられた排気部
等から機外へ排出されて、複写機の置かれている室内の
空気を著しく汚染する。

従って、この静電複写機の如くオゾン発生源となる機器
や装置類には、その中で生成されるオゾンをできるだけ
元の酸素分子（０２）に分解してから外部へ排出するよ
うな対策手段を備えさせることが必要である。

そこで、この発明の第１の目的は、静電複写機等の機器
や装置が生成するオゾンを元の酸素分子（０２）に効率
良（分解することができるオゾン分解フィルターを提供
することにある。

ところで、上述の目的で使用されるオゾン分解フィルタ
ーについては、従来より種々のものが提供されていた。

例えば、従来オゾン分解フィルターとして使用されてい
た活性炭繊維フィルターは、活性炭で作った繊維をシー
ト状に成形し、さらにこのシートを保護するために両側
を薄い不織布で覆ったものである。

しかし、このフィルターは、先ず、通気抵抗が非常に高
く、これをオゾン分解フィルターとして使用した時は、
必要な通過空気量を得るために送風機の犬なものを使用
しなければならないという欠点があった。

さらにこのものは、初期のオゾン分解性能は比較的良好
であるが、その分解性能が比較的短期間のうちに劣化し
てしまうという欠点があった。

すなわち、寿命が短いという欠点があった。

また、通気性の良いポリウレタンフォームの表面に活性
炭粒子を耐着させ、さらに内部に活性炭粒子が保持され
るように２枚重ねにしてなるオゾン分解フィルターがあ
ったが、このものは、外観状は非常に通気性が良さそう
であるが、しかし実際には軸流ファン等に対して通気抵
抗が大きく、又その軸流ファンの流量を大幅に減じさせ
てしまうという欠点があった。

そして、オゾン分解性能も良くなかった。

また、ウッドパルプに活性炭繊維を抄き込んで作った活
性炭繊維紙をダンボール状に成層して、この層の間へオ
ゾンを含んだガスを流しながらオゾンを分解するように
したフィルターがあるが、このフィルターは材料が紙で
あるため、高湿度で形状が変化し通気抵抗が増加してし
まうという欠点があった。

さらに、フィルターとして構成できる形状に制限があり
、また、活性炭繊維の含有量に限度があって、オゾンの
分解性能および耐久性にも限度があった。

さらに、粒状活性炭を接着剤で結合してオコシ状に構成
したオゾン分解フィルターがあったが、このフィルター
は、通気抵抗が非常に高く、また、流体活性炭を接着す
る接着剤が活性炭の作用を阻害するので、オゾン分解性
能が悪いという欠点があった。

以上のように、従来のオゾン分解フィルターは概して通
気抵抗が高く、このため必要な通過空気量を得るための
送風器の負担が大きくなってしまうという欠点があった
。

また、その寿命が比較的短く、当所のオゾン分解性能を
維持するためには、そのフィルターを頻繁に交換しなけ
ればならない。

さらに、そのオゾン分解性能は必ずしも良くなく、仮に
、そこに使用されているオゾン分解触媒そのものの性能
がよくとも、フィルターとしては、その触媒の性能を充
分に活かしているとはいえなかった。

従って、この発明がさらに目的とするところは、以上に
述べたような従来のオゾン分解フィルターの欠点や問題
を解消し、まず、オゾン分解性能がすぐれているととも
に、その分解性能が長期間にわたって維持され、さらに
通気抵抗が少なくて、必要な通過空気量を得るための通
気ファンの負担を大幅に軽減させることができるような
、オゾン分解フィルターを提供することにある。

すなわち、この発明によるオゾン分解フィルターは、粉
末活性炭の表面に重量当たり２〜１５％の範囲でマンガ
ン酸化物と銅酸化物とを複合担持させたものを、多孔性
構造体の表面に支持させてなるもので、以下その実施例
を図面を参照しながら詳述していく。

先ず、第１図ａは、この発明に係るオゾン分解フィルタ
ー１の一実施例を示したもので、このものは、先ず、上
記多孔性構造体として、陶磁体を蜂の巣状にしたいわゆ
るハニカム型のセラミック構造体を使用している。

このハニカム型セラミンク構造体は、例えば、その開孔
の個数がインチ平方当り３００個のもの（３００セル）
、あるいはインチ平方当り４５０個のもの（４５０セル
）とし、その開孔率は６０〜７０％としである。

また、そのセラミック構造体の厚みは、例えば、１５ｍ
ｍを標準とし、大きさは、１５０ｍｍＸ１５Ｏ７ｎ
ｍを１枚の最大寸法として、それ以上の大きさのものは
、適宜毎編つなぎ合わせて構成する。

上記ハニカム型セラミック構造体を構成するためには、
例えば、ＭｇＯ１Ａ１２０３、ＳｉＯ２の粉末混合物を
、要すればバインダを加えて、良く混練し、次に、この
混練物をメツシュ状のダイから押し出して、その押し出
し物を所定の厚さに輪切りにして、ハニカム状板状体の
原形を形成する。

そしてこの原形を良く乾燥させた後、焼成すると、上述
したごとき、ハニカム型セラミック構造体が得られる。

上記ハニカム型セラミック構造体に限られるものではな
いが、しかし、そのハニカム型セラミック構造体は、最
も推奨されるべきものである。

このハニカム型セラミック構造体２０表面には、第１図
すに示すように粉末活性炭の表面にマンガン酸化物と銅
酸化物とを複合担持させてなる粉末状のオゾン分解触媒
３が支持させられる。

ここで、上記粉末活性炭としては、市販の粉末活性炭を
そのまま使用することもできるが、好ましくは、水蒸気
賦活法による表面積ｇｏｏｎ／？以上の比較的純度の良
い活性炭を使用することが好ましい。

この粉末活性炭に複合担持させるべき触媒は、マンガン
酸化物と銅酸化物、例えば、酸化マンガンと酸化銅であ
るが、さらに要すれば、上記酸化マンガンと酸化銅とと
もに酸化鉄、酸化コバルトを夫々単独あるいは、四成分
として担持させることができる。

この場合の担持量は、酸化物として重量当り２〜１５％
の範囲で、これ以上では活性炭の微細化が詰まって悪影
響が生じ、また、これ以下ではオゾン分解性能の寿命が
短くなってしまう。

粉末活性炭への担持方法としては、例えば、粉末活性炭
に必要量のマンガン塩、銅塩、さらに要すれば鉄塩、コ
バルト塩を溶かした溶液を加えて、良（攪拌和し、こ
の後、少なくとも当量以上のアルカリ溶液を加えてｐＨ
値を調整させた後、乾燥−焼成を行なう。

この場合、粉末活性炭に過不足なく塩類溶液が浸透する
ために、水溶液は活性炭量の約２．５倍重量必要である
。

以上のようにして、マンガン酸化物と銅酸化物とを複合
担持させた粉氷活性炭からなるオゾン分解触媒３を、上
記ハニカム型セラミック構造体の表面に保持させるので
あるが、その保持は、上記構造体２の少なくとも前面側
及びその透孔２ａの内壁面に一様に展着させなげればな
らない。

この場合の支持方法としては、バインダーを使用するこ
とができる。

しかし、このバインダーの使用量は、このバインダーが
、支持された粉末状触媒３の表面までも覆ってしまわな
いように、できるだけ少（、しかし、粉末状触媒３を充
分に固定できるような範囲にしなければならない。

このバインダーとしては、粉末状触媒３０表面を形成す
る微細孔に吸着しないように分子量が１万以上のものが
好ましく、より好ましくは分子量が３万前後のものが良
い。

また、その形態としては、エマルジョン型、水溶液型の
何れでも良い。

その種類としては、カルボキシメチルセルローズ（ＣＭ
Ｃ）、酢酸ビニール、ポバール、アクリル系糊料、澱粉
もしくは加工澱粉、アルギン酸、寒天、グルコマンナン
、ゴム系糊料、フェノール系樹脂を使用することができ
る。

バインダーの具体的使用量については、上述したような
理由から、上記触媒重量の５〜３０重量％が適当な範囲
である。

また、上記触媒３の展着の厚さについては、１ｍｔｔｎ
以上になると触媒重量当りのオゾン分解性能が低下する
ため、少なくともそれ以下が望ましく、特に０．０１〜
Ｑ、２ｍｒｎの範囲が適当である。

これとともに、上記ハニカム型セラミック構造体は、そ
の開孔率が６０％以上、より望ましくは７０％以上で、
その透孔２ａの配列密度が少なくとも２００セル／イン
チ以上となるようにすることが必要である。

従って、上記触媒３の展着の厚さについては、上記開孔
率が最終的に６０％以上を確保できる範囲内で制限され
る。

上記触媒３の展着厚さの下限については、その触媒が密
に配列されて少なくとも一つの層を形成することができ
る厚さとする。

つまり、粉末状触媒３の平均粒径以上の厚さで展着しな
ければならない。

この触媒３の平均粒径の好ましい範囲としては１００μ
以下、より好ましくは５〜１０μである。

さて、第２図は、上述のようにして構成されたオゾン分
解フィルター１の片面から静圧をかけたときの流速の状
態を示したものである。

ここでの試験で使用したサンプルは、厚さ１５ｍｍ、面
積１０ｃ／ｒＬ×１０ｃｒＩＬ１透孔の数３５０／イン
チ平方のものＡと、同じく透孔の数４５０／インチ平方
のものＢ、６００／インチ平方のものＣをそれぞれ使用
した。

また、比較のために、従来の活性炭繊維紙からなるオゾ
ン分解フィルターＤ、ポリウレタンフォームと粒状活性
炭とにより構成されたものＥ、そして活性炭繊維布から
なるものＦについても、同様の条件でもって試験を行な
った。

その結果は、第２図にそれぞれ示したグラフ線Ａ−Ｆが
示すとおりで、この発明に係るオゾン分解フィルターＡ
、Ｂ、Ｃは、従来のどのタイプのものに比べても、大幅
に低い通気抵抗を示すことができるようになっている。

さらに、第３図は、上述のように構成されたこの発明に
係るオゾン分解フィルターＡと、従来の活性炭繊維紙か
らなるオゾン分解フィルターＤ、粒状活性炭を使用した
オゾン分解フィルターＥ、および活性炭繊維布からなる
オゾン分解フィルターＦについて、それぞれのオゾン分
解性能を試験した結果を示したものである。

この場合、通気させるオゾンを含んだ空気の流速は０．
５ｍ／ｓｅｅとし、またフィルターの入口側での
空気中のオゾン濃度を０．８〜１．０ＰＰＭとして、そ
の出口側に排出された空気中のオゾン濃度（ＰＰＭ）の
経時変化を見た。

同図からも明らかなように、この発明に係るオゾン分解
フィルターは、第２図にて示されたように非常に低い通
気抵抗しか示さなかったのにもかかわらず、従来の他の
どの種類のフィルターＤ、Ｅ、Ｆよりも高いオ
ゾン分解性能を呈し、しかもその分解性能は時間の経過
によっても劣化せず、すぐれた安定性を呈している。

これは、上述したこの発明に係るオゾン分解フィルター
が、その触媒として粉末活性炭の表面に重量当たり２〜
１５％の範囲でマンガン酸化物と銅酸化物とを複合担持
させたものを使用するとともに、このように構成された
触媒を、多孔性構造体の表面に支持させたことによるも
ので、これにより上記粉末状触媒３のオゾン分解性能が
有効に活かされて、低い通気抵抗でもってオゾンを効率
良く分解処理することを可能にしている。

従って、例えば、上述したごときこの発明に係るオゾン
分解フィルターを、オゾン発生源でもある複写機の排気
部に送風ファンとともに使用した場合には、その送風フ
ァンの負担を軽減させることができるので、排気部を小
型にし、かつ、送風ファンのモータ等から発せられる排
気音なども小さくすることができる等の利点が生じる。

さらに、上記構造体１０表面に支持させる触媒３は、粉
末活性炭の表面にマンガン酸化物と銅酸化物を複合担持
させたものであるが、これらは何れも原材料としてあり
ふれたものであり、従って、従来において一部使用され
ていた貴金属や希有元素類によるオゾン分解触媒に比べ
ると、きわめて低コストに得ることができる。

ところで、この発明に係るオゾン分解フィルターに使用
されている上記触媒３のオゾン分解能のメカニズムは、
従来の活性炭における吸着反応ではなく、粉末活性炭表
面に担持されてその有効表面積が著しく増大させられた
上記マンガン酸化物と銅酸化物とが、相乗的に協同して
作用する化学反応によるものと考えられる。

従って、上述してきたこの発明に係るオゾン分解フィル
ターは、温度や湿度による影響が殆んど無く、例えば、
０〜８０℃の温度及び９９％の湿度においても、その効
果に変化が認められなかった。

以上、実施例について説明してきたが、この発明による
オゾン分解フィルターは、粉末活性炭の表面に重量当た
り２〜１５％の範囲でマンガン酸化物と銅酸化物を複合
担持させたものを多孔性構造体の表面に支持させたこと
により、従来のものに比べて、一層すぐれたオゾン分解
性能を呈することができるとともに、その分解性能を長
期間にわたって維持することができ、しかもその高分解
性能を得るための通気抵抗を低くすることができるので
、例えば、必要な通過空気量を得るための送風ファンの
負担を軽減させることができ、さらに上記多孔性の表面
に支持させる触媒は、貴金属や希有元素類をいっさい使
用せずともよく、粉末活性炭、マンガン酸化物及び銅酸
化物といった、きわめてありふれた原材料でもって構成
することができるので、非常に低コストに得ることもで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａはこの発明に係るオゾン分解フィルターの一実
施例をその一部拡大図とともに示す斜視図、第１図すは
その部分拡大断面図、第２図、第３図はそれぞれこの発
明に係るオゾン分解フィルターの性能試験の結果を示す
グラフである。１・・・・・・オゾン分解フィルター、２・・・・・・
多孔性構造体、２ａ・・・・・・透孔、３・・・・・・
触媒。

Claims

【特許請求の範囲】

１粉末活性炭の表面に重量当たり２〜１５％の範囲で
マンガン酸化物と銅酸化物とを複合担持させたものを、
多孔性構造体の表面に支持させてなることを特徴とする
オゾン分解フィルター。