JP4040889B2

JP4040889B2 - 脱臭フィルター及び脱臭フィルター材の製造方法

Info

Publication number: JP4040889B2
Application number: JP2002050867A
Authority: JP
Inventors: 健造高橋; 誠古川; 尚士横家; 文一荻野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: JP2003245331A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気清浄機や換気装置等に搭載される脱臭フィルター及び脱臭フィルターを構成するフィルター材の製造方法に関するものであり、特に人体臭、トイレ臭、ペット臭、腐敗臭等を速やかに除去する脱臭フィルター及び脱臭フィルター材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷暖房効果を高めるために居住空間の高断熱化や高気密化が進むにつれて室内空気の臭気成分による汚濁が問題となってきた。室内空気を臭気成分の少ないものとする方法として、換気機器を用いて新鮮な外気を導入して換気を行う方法や空気清浄機を用いて室内空気の臭気成分を除去する方法が採られている。換気は、脱臭効果以外に居住者が発生させる二酸化炭素の排出と酸素を補給する効果があり、換気機器と空気清浄機とを併せて用いる方法が、室内の空気環境の整備には効果的である。
【０００３】
空気清浄機や換気機器等の空調装置に搭載され、実用化されている脱臭方式としては、添着活性炭方式、オゾン脱臭方式、光触媒方式がある。添着活性炭方式は、添着活性炭を基材とする脱臭フィルターを風路に設置し、風路を通過する気流中の臭気成分を速やかに化学吸着して除去する仕方であり速効性が高い。オゾン脱臭方式は、風路に設置したオゾン発生器によりオゾンを発生させ、気流中の臭気成分を酸化分解することにより脱臭する。光触媒方式は、微粒子状の酸化チタンに紫外線を照射して活性分子を発生させ、活性分子と気流中の臭気成分と化学反応させて脱臭する。オゾン脱臭方式と光触媒方式では、化学吸着速度と比較して化学反応速度が遅いため、脱臭効果の速効性は低い。
【０００４】
室内の空気を汚濁する主な臭気は、人体臭、トイレ臭、ペット臭、腐敗臭等であり、それらの主成分は、有機物が微生物によって分解されたときに発生する硫化水素やメチルメルカプタン並びにアンモニアである。これらの臭気成分を対象にし、脱臭効果の速効性の高い添着活性炭として、銅イオンを添着した銅イオン添着活性炭が開発されている。例えば、特開平５―７６１５号公報には繊維状活性炭に銅イオンを添着させた消臭材料が、また、特開平９―４７５００号公報にはゼオライト及び活性炭に銅イオンを添着させた脱臭フィルターがそれぞれ示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
空気清浄機や空調装置に搭載する脱臭フィルターは、臭気成分の除去効率が高いことと同時に長寿命であることが要求される。室内で発生する硫化水素やメチルメルカプタン並びにアンモニア等の臭気成分の濃度は異なり、硫化水素については〜１０ＰＰｂレベルであり、メチルメルカプタンについては〜１ＰＰｂレベルと極めて希薄である。一方、アンモニアは１００ＰＰｂ〜１０００ＰＰｂと極めて高濃度である。従来の銅イオンを添着した銅イオン添着活性炭による脱臭機能は、希薄な硫化水素、メチルメルカプタンに対しては長寿命であるが、高濃度なアンモニアに対しては短寿命であるといった問題点がある。
【０００６】
本発明は、係る従来の問題点を解決するためになされたものであって、その課題とするところは、硫化水素やメチルメルカプタン並びにアンモニアの脱臭性能に優れ、しかも濃度の高いアンモニアに対しても脱臭機能の寿命が長い脱臭フィルターを得ることであり、硫化水素やメチルメルカプタン並びにアンモニアの脱臭性能に優れ、しかも濃度の高いアンモニアに対しても脱臭機能の寿命が長い脱臭フィルター材の製造方法を開発することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために請求項１の発明は、セルロース繊維又は合成繊維と微粒子状活性炭を混抄したペーパーを基材としたハニカム構造の通気構造体を構成し、その通気構造体には銅イオンを含む薬液を添着処理した後にリン酸を逐次添着処理する手段を採用する。
【０００８】
前記課題を達成するために請求項２の発明は、ウレタンフォームに微粒子状活性炭を担持した基材で通気構造体を構成し、その通気構造体を、銅イオンを含む薬液を添着処理した後にリン酸を逐次添着処理する手段を採用する。
【００１１】
前記課題を達成するために請求項３の発明は、セルロース繊維又は合成繊維と微粒子状活性炭を混抄したペーパーを基材としたハニカム構造の通気構造体に、銅イオンを含む薬液を添着処理した後にリン酸を逐次添着処理する手段を採用する。
【００１３】
前記課題を達成するために請求項４の発明は、ウレタンフォームに微粒子状活性炭を担持した基材で通気構造体を構成し、この通気構造体を、銅イオンを含む薬液を添着処理した後にリン酸を逐次添着処理する手段を採用する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本実施の形態は、空気清浄機や換気装置等の空調装置に搭載される脱臭フィルターに関するものである。この脱臭フィルターは、セルロース繊維や合成繊維と微粒子状活性炭を混抄したペーパーを基材としてハニカム構造に成形された通気構造体と、これを囲む枠体とで構成されている。通気構造体には多数の並行な通気路が形成されている。通気構造体の基材は、セルロース繊維や合成繊維に微粒子状活性炭を５０〜８０％混抄した薄いペーパーであり、これをコルゲート加工して積層し、圧力損失の少ないハニカム構造に成形されている。基材には、ペーパー段階又は通気構造体の段階で、薬剤添着処理が施され、脱臭フィルター材としての機能態になっている。
【００１５】
薬剤添着処理は、銅イオンを含む水溶液及びリン酸の水溶液を使って複合添着が行われている。初めに、銅イオンの水溶液にペーパー段階の基材又は通気構造体を浸漬した後、乾燥する工程を経る。その後でリン酸の水溶液に再度浸漬して逐次リン酸を複合添着させてから乾燥させる工程を経て薬液添着処理が完了する。基材に添着された銅イオンは、硫化水素やメチルメルカプタンやアンモニアを化学吸着し、優れた脱臭機能を果たす。アンモニアは添着されたリン酸に化学吸着され、銅イオンとリン酸とが相乗してアンモニアを化学吸着するので、極めて高濃度のアンモニアに対しても長寿命な脱臭フィルターとなる。
【００１６】
薬剤添着処理において、銅イオンとリン酸の混ざった水溶液に基材を浸漬した場合、リン酸のみが優先的に添着され、ほとんど銅イオンは添着されないため、硫化水素やメチルメルカプタンに対する脱臭機能は低下してしまう。アンモニアを脱臭するために銅イオンと複合添着させる化学物質としては、硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸やシュウ酸、クエン酸、リンゴ酸、カルボン酸等の有機酸を使うこともできるが、リン酸が最も優れたアンモニアに対する脱臭機能を発揮する。ペーパー段階で銅イオンとリン酸を複合添着するより、通気構造体にしてから複合添着する方が効率よく薬剤添着処理を行うことができる。
【００１７】
実施の形態２．
本実施の形態は、実施の形態１で示した脱臭フィルターの基材をコストの低い不織布に微粒子状活性炭を担持させたシート材で構成し、基材をプリーツ状に加工することで通気構造体を構成し、この通気構造体を枠体に嵌めたものである。基材は、不織布に微粒子状活性炭を４０〜６０％担持させることによってシート状の成形性の良いものが得られる。基材の段階又は通気構造体の段階で、実施の形態１と同様の仕方で銅イオンとリン酸が複合添着され、消臭フィルター材としての機能態になっている。
【００１８】
この構成を採ることにより、基材に添着された銅イオンは、硫化水素やメチルメルカプタンやアンモニアを化学吸着し、優れた脱臭機能を果たす。アンモニアは添着されたリン酸に化学吸着され、銅イオンとリン酸とが相乗してアンモニアを化学吸着するので、極めて高濃度のアンモニアに対しても長寿命な脱臭フィルターとなる。
【００１９】
実施の形態３．
本実施の形態は、実施の形態１で示した脱臭フィルターの基材をコストの低いウレタンフォームに微粒子状活性炭を担持させたものとし、基材自体で通気構造体を構成して枠体に嵌めたものである。基材は、ウレタンフォームに微粒子状活性炭を４０〜６０％担持させることによってシート状でフレッキシブルなものとなる。この基材に実施の形態１と同様の仕方で銅イオンとリン酸が複合添着され、消臭フィルター材としての機能態になっている。
【００２０】
この構成を採ることにより、基材に添着された銅イオンは、硫化水素やメチルメルカプタンやアンモニアを化学吸着し、優れた脱臭機能を果たす。アンモニアは添着されたリン酸に化学吸着され、銅イオンとリン酸とが相乗してアンモニアを化学吸着するので、極めて高濃度のアンモニアに対しても長寿命な脱臭フィルターとなる。
【００２１】
【実施例】
実施例１．
図１は、本実施例の脱臭フィルターを示した斜視図である。本実施例では、脱臭フィルターの基材は、セルロース繊維と微粒子状活性炭を混抄した活性炭ペーパーである。セルロース繊維は、パルプ原料を十分にフィブリル化したものが使われている。セルロース繊維に微粒子状活性炭を６０％混抄して、湿式抄紙法により抄紙することによって紙のように薄く、成形性の良い活性炭ペーパーが得られる。この活性炭ペーパーを、コルゲートマシーンを使って５号段(１平方インチ当たりのセル数が約１８０)又は、Ｅ段（１平方インチ当たりのセル数が約３２０）のコルゲートに加工し、これを積層してハニカム構造の通気構造体１としている。
【００２２】
通気構造体１は、Ｅ段のコルゲートを積層したハニカム構造の成形物を、厚さ２０ｍｍに切断し薬剤添着処理が施されている。薬剤添着処理は、まず、銅イオンの添着として、濃度が１モル／リットルの硫酸銅水溶液に通気構造体１を１０分間浸漬し、１時間自然乾燥した後、約８０度の電気オーブンで３０分間乾燥させる処理が施されている。この後、リン酸を複合添着させる処理が加えられている。リン酸の添着処理は、濃度が２モル／リットルのリン酸水溶液に乾燥させた通気構造体１を１０分間浸漬し、再度１時間自然乾燥させた後、約８０度の電気オーブンで３０分間乾燥することによって行われいる。この銅イオンとリン酸とが複合添着された通気構造体１が枠体２に嵌められて図１に示すような脱臭フィルターが構成されている。
【００２３】
実施例２．
図２は、本実施例の脱臭フィルターを示した斜視図である。本実施例では、脱臭フィルターの基材は、不織布に微粒子状活性炭を担持させたシート状材である。このシート状材をプリーツ状に加工して通気構造体３としている。不織布には、ポリプロピレン系不織布が用いられ、プリーツの高さは２０ｍｍに設定されている。
【００２４】
この通気構造体３には薬剤添着処理が施される。薬剤添着処理は、まず、銅イオンの添着として、濃度が１モル／リットルの硫酸銅水溶液に通気構造体３を１０分間浸漬し、１時間自然乾燥した後、約８０度の電気オーブンで３０分間乾燥させる処理が施されている。この後、リン酸を複合添着させる処理が加えられている。リン酸の添着処理は、濃度が２モル／リットルのリン酸水溶液に乾燥させた通気構造体３を１０分間浸漬し、再度１時間自然乾燥させた後、約８０度の電気オーブンで３０分間乾燥することによって行われている。この銅イオンとリン酸とが複合添着された通気構造体３が枠体２に嵌められて図２に示すような脱臭フィルターが構成されている。
【００２５】
実施例３．
図３は、本実施例の脱臭フィルターを示した斜視図である。本実施例では、脱臭フィルターの基材は、ウレタンフォームに微粒子状活性炭を担持させたシート状材であり、このシート状材自体が通気構造体４となっている。ウレタンフォームにはエーテル系ポリウレタンフォームが用いられている。
【００２６】
この通気構造体４には薬剤添着処理が施される。薬剤添着処理は、まず、銅イオンの添着として、濃度が１モル／リットルの硫酸銅水溶液に通気構造体４を１０分間浸漬し、１時間自然乾燥した後、約８０度の電気オーブンで３０分間乾燥させる処理が施されている。この後、リン酸を複合添着させる処理が加えられている。リン酸の添着処理は、濃度が２モル／リットルのリン酸水溶液に乾燥させた通気構造体４を１０分間浸漬し、再度１時間自然乾燥させた後、約８０度の電気オーブンで３０分間乾燥することによって行われている。この銅イオンとリン酸とが複合添着された通気構造体４が枠体２に嵌められて図３に示すような脱臭フィルターが構成されている。
【００２７】
上記実施例１，２，３との消臭に関する機能を比較するための比較例１，２を示す。比較例１は、セルロース繊維と微粒子状活性炭を混抄した活性炭ペーパーを基材としてハニカム構造の通気構造体とし、この通気構造体に銅イオンを添着したものである。セルロース繊維は、パルプ原料を十分にフィブリル化したものを使っている。
【００２８】
比較例１の通気構造体は、Ｅ段のコルゲートを積層したハニカム構造の成形物を、厚さ２０ｍｍに切断し薬剤添着処理を施した。薬剤添着処理は、銅イオンの添着として、濃度が１モル／リットルの硫酸銅水溶液に通気構造体を１０分間浸漬し、１時間自然乾燥した後、約８０度の電気オーブンで３０分間乾燥させる処理を施した。
【００２９】
比較例２は、セルロース繊維と微粒子状活性炭を混抄した活性炭ペーパーを基材としてハニカム構造の通気構造体とし、この通気構造体に銅イオンとリン酸を同時添着したものである。セルロース繊維は、パルプ原料を十分にフィブリル化したものを使っている。
【００３０】
比較例２の通気構造体は、Ｅ段のコルゲートを積層したハニカム構造の成形物を、厚さ２０ｍｍに切断し薬剤添着処理を施した。薬剤添着処理は、濃度が１モル／リットルの硫酸銅及び濃度が２モル／リットルのリン酸水溶液に通気構造体を１０分間浸漬し、１時間自然乾燥した後、約８０度の電気オーブンで３０分間乾燥させる処理を施した。
【００３１】
上記した実施例１，２，３と比較例１，２の脱臭性能として硫化水素、メチルメルカプタン、並びにアンモニアに対する一過性除去効率を測定し脱臭性能を比較した結果を図４に示す。脱臭フィルターの一過性除去効率の測定は、、所定濃度の臭気ガスを含む空気を所定の風速で流せるようなダクトの下流側に臭気センサーを設置した評価装置を用いて行った。硫化水素及びメチルメルカプタン１ＰＰｍ、アンモニアは１０ＰＰｍの臭気濃度（入口濃度）の空気を０．８ｍ／Ｓの風速でダクトに流し、１０ｃｍ角にカットした脱臭フィルターをダクトに挿入し、脱臭後の臭気濃度（出口濃度）を臭気センサーで測定して一過性除去効率を、入口濃度−出口濃度／入口濃度×１００（％）の式によって算出した。
【００３２】
また、寿命として硫化水素、メチルメルカプタン、アンモニアに対する加速寿命試験を実施して寿命を推定した。室内で発生する硫化水素やメチルメルカプタン並びにアンモニア等の臭気成分の濃度は異なり、硫化水素については〜１０ＰＰｂレベルであり、メチルメルカプタンについては〜１ＰＰｂレベルと極めて希薄である。一方、アンモニアは１００ＰＰｂ〜１０００ＰＰｂと極めて高濃度である。加速寿命試験では、硫化水素とメチルメルカプタンの臭気濃度（入口濃度）を１ＰＰｍとし、アンモニアについては１０ＰＰｍとした。従って、加速倍率は、硫化水素で１００倍、メチルメルカプタンで１０００倍、アンモニアで１０〜１００倍になる。一過性除去効率の経時変化を測定し、初期値の６０％まで低下した時を寿命と定義して寿命を測定した結果を図４に示す。
【００３３】
図４によって明らかなように、比較例１の脱臭フィルターは８５％の一過性除去効率を実現しているが、アンモニアについての寿命が１年と短い。比較例２の脱臭フィルターは、銅イオンとリン酸を同時に添着処理した結果、リン酸が優先的に添着されたために硫化水素とメチルメルカプタンの一過性除去効率が１０〜２０％と大幅に低下し、寿命も低下している。これに対し実施例１の脱臭フィルターは８５％以上の一過性除去効率と、アンモニアに対する長寿命化を実現している。実施例２と実施例３の脱臭フィルターについても、それなりに評価できる結果である。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、硫化水素やメチルメルカプタン並びにアンモニアの脱臭性能に優れ、しかも濃度の高いアンモニアに対しても脱臭機能の寿命が長い脱臭フィルターが得られる。
【００３５】
請求項２の発明によれば、硫化水素やメチルメルカプタン並びにアンモニアの脱臭性能に優れ、しかも濃度の高いアンモニアに対しても脱臭機能の寿命が長い低コストの脱臭フィルターが得られる。
【００３８】
請求項３の発明によれば、硫化水素やメチルメルカプタン並びにアンモニアの脱臭性能に優れ、しかも濃度の高いアンモニアに対しても脱臭機能の寿命が長い脱臭フィルター材を作ることができる。
【００４０】
請求項４の発明によれば、硫化水素やメチルメルカプタン並びにアンモニアの脱臭性能に優れ、しかも濃度の高いアンモニアに対しても脱臭機能の寿命が長い脱臭フィルター材を低コストで作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例1の脱臭フィルターを示す斜視図である。
【図２】実施例２の脱臭フィルターを示す斜視図である。
【図３】実施例３の脱臭フィルターを示す斜視図である。
【図４】各実施例の脱臭フィルターと比較例の脱臭フィルターとの性能を比較して示す説明図である。
【符号の説明】
１，３，４通気構造体、２枠体。

Claims

セルロース繊維又は合成繊維と微粒子状活性炭を混抄したペーパーを基材としたハニカム構造の通気構造体を構成し、その通気構造体には銅イオンを含む薬液を添着処理した後にリン酸を逐次添着処理した脱臭フィルター。
ウレタンフォームに微粒子状活性炭を担持した基材で通気構造体を構成し、その通気構造体を、銅イオンを含む薬液を添着処理した後にリン酸を逐次添着処理した脱臭フィルター。
セルロース繊維又は合成繊維と微粒子状活性炭を混抄したペーパーを基材としたハニカム構造の通気構造体に、銅イオンを含む薬液を添着処理した後にリン酸を逐次添着処理することを特徴とする脱臭フィルター材の製造方法。
ウレタンフォームに微粒子状活性炭を担持した基材で通気構造体を構成し、この通気構造体を、銅イオンを含む薬液を添着処理した後にリン酸を逐次添着処理することを特徴とする脱臭フィルター材の製造方法。