(57)【要約】【課題】難燃性、触媒性能の持続性が高く、低価格な触媒ハニカム及び空気清浄機を提供する。【解決手段】触媒ハニカムには、主成分が水酸化アルミニウムで、ＵＬ規格、クラスＶ０以上の難燃紙を使用したハニカムにＴｉＯ２を主成分とする光触媒をコーティングした光触媒ハニカム６、同難燃紙にＭｎＯ２、ＣｕＯを主成分とする混合酸化触媒粉をコーティングした酸化触媒ハニカム７を用いる。空気清浄機は、汚染空気が通過していく順に、殺菌灯５、前記光触媒ハニカム６、前記酸化触媒ハニカム７の順に配置して構成する。汚染物質は、殺菌灯５の光により発生したオゾンと共に前記光触媒ハニカム６において酸化分解され、残留オゾンは前記酸化触媒ハニカム７において酸化分解され無害、無臭化され、清浄空気に変換される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
難燃紙を材質とするハニカムの表面に常温触媒がコーティングされていることを特徴とする触媒ハニカム。
【請求項２】
パルプ１５〜３５％、水酸化アルミニウムの無機粉末６０〜８０％、バインダー２〜４％、ガラス繊維０．５〜１．５％を原料成分とし、ＵＬ規格におけるクラスＶ０以上の難燃性を満足する難燃紙が用いられていることを特徴とする請求項１記載の触媒ハニカム。
【請求項３】
ＴｉＯ２粉の光触媒がＳｉＯ２のゾルゲル法でハニカムに固定されているか、またはＭｎＯ２、ＣｕＯを主成分とする混合酸化触媒粉の酸化触媒が、セルロース、ＳｉＯ２ゾル、Ａｌ２Ｏ３ゾルなどのバインダーでハニカムに固定されていることを特徴とする請求項１記載の触媒ハニカム。
【請求項４】
空気流が、殺菌灯、請求項３記載の光触媒を固定した光触媒ハニカム、酸化触媒を固定した酸化触媒ハニカムの順に流れるように構成されていることを特徴とする空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱臭器、有害物質除去機、オゾン分解機、殺菌器などに用いられる触媒ハニカム及び汚染空気を浄化する空気清浄機に関し、特に空気を常温処理法にて清浄化することができる触媒ハニカムおよび空気清浄機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この触媒ハニカムは、触媒の担持体をハニカムで構成するもので、特に光触媒ハニカム（光ハニカム）が使用される（例えば、特許文献１参照。）。前記ハニカム担体は、アルミ、セラミック、活性炭などを用いた無機性ハニカムと、不織布、紙などを用いた有機性ハニカムとに大別されるが、一般的に無機性ハニカムは、耐熱性に優れているが重たく、材料費や使用電力費が高価になるのに対し、有機性ハニカムは、軽くて材料加工費が安くなる反面、燃焼し易いなどそれぞれに一長一短を有している。
【０００３】
これらのハニカム担体に触媒を固定化させる方法には、多種の方法があるが、一般的には担体の表面に触媒をコーティングする方法と、担体形成時に触媒を練り込む方法とに大別される。前者は、バインダーで触媒を任意の厚さで簡便に固定できるが、剥離を起こす可能性が大である。これに対し、後者は、担体と触媒とを混合して焼成・成形するので、触媒層の厚さの調整が難しいという欠点はあるが、その反面剥離が起き難いという利点を有している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１０４７５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
民生用途に使用する触媒ハニカムは、担体として不織布、紙、アルミなどを使用しており、また触媒として光触媒、酸化触媒、オゾン分解触媒などそれぞれ多種類のものを使用している。このうち、アルミを用いた触媒ハニカムは燃える危険はないが高価であり、また、多重コーティングの必要があるにもかかわらず、アルミ表面が滑らかであるため一般に触媒が剥離し易いという難点を有している。
【０００６】
一方、不織布や紙を用いた触媒ハニカムは表面状態が凹凸であるため表面積が大きく、触媒能が高く、かつ安価であるという利点はあるが、燃え易いという難点を有している。そのため、難燃性を有する紙ハニカムも開発されているが、これには水酸化アルミニウムなどの塩基性金属化合物が多く含まれているため、紙と一緒に触媒を練り込むことにより触媒性能の経時的劣化を起こし易いという難点があった。
本発明は、小型、安価で、高い難燃性と触媒性能の持続性を有する触媒ハニカムおよび空気清浄機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の触媒ハニカムは、難燃紙を材質とするハニカムの表面に常温で作用可能な光触媒または酸化触媒がコーティングされている。
前記難燃紙には、パルプ１５〜３５％、水酸化アルミニウムの無機粉末６０〜８０％、バインダー２〜４％、ガラス繊維０．５〜１．５％を原料成分とし、ＵＬ規格におけるクラスＶ０以上の難燃性を満足するものを使用する。この難燃紙によるハニカムは、普通の紙ハニカムに比べ約１．５倍と高価であるが不織布、無機性ハニカムの価格と比べれば約１／４〜１／１０に相当する。
また、前記光触媒は、ＴｉＯ２粉でＳｉＯ２のゾルゲル法でハニカムに固定されているか、または前記酸化触媒は、ＭｎＯ２、ＣｕＯを主成分とする混合酸化触媒粉で、セルロース、ＳｉＯ２ゾル、Ａｌ２Ｏ３ゾルなどのバインダーでハニカムに固定されている。
そして、本発明の空気清浄機は、空気流が、殺菌灯、上記の光触媒を固定した触媒ハニカム、上記の酸化触媒を固定した酸化触媒ハニカムニの順に流れるように構成されている。
【０００８】
本発明の触媒ハニカムおよび空気清浄機は、上記のように構成されており、小型、低価格で、安全に使用できる難燃性と優れた触媒性能の持続性を備えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の触媒ハニカムおよび空気清浄機について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施例による空気清浄機の構成を示す分解斜視図、図２は、触媒ハニカムの構成を示す斜視図である。
本発明の触媒ハニカムは、図２に示すように難燃紙１１ａ、１１ｂからなるハニカム１１と、その全面にコーティングされた触媒層１２から構成されている。前記ハニカム１１は、図３（ａ）に示すような板状の難燃紙１１ａと高低差が２．５ｍｍ、ピッチが５ｍｍのコルゲート状に折り曲げられた難燃紙１１ｂとを、図３（ｂ）に示すように接着剤を用いて何層にも接着して得られる直方体（高さ２０、横２５０、奥行き１１０ｍｍ）を成しており、前記難燃紙１１ａ、１１ｂにより分割された各セル１１ｃ内を空気が流通できる構造を有している。
【００１０】
前記難燃紙１１ａは、パルプ約２６％、水酸化アルミニウム約７０％、バインダー約３％、ガラス繊維約１％を混合し、これを板状に薄く引き伸ばし、乾燥させることにより得られる。この難燃紙１１ａは、ＵＬ（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｉｎｃ．）規格におけるクラスＶ０以上の難燃性を有している。また、前記触媒層１２としては、後述する方法により、一定波長の光線を受けて触媒を活性化し、汚染空気を触媒表面で酸化反応させて、汚染空気を浄化させる光触媒、または残存しているオゾンを酸化分解して無害化するための酸化触媒がコーティングされており、これらの触媒にはいずれも常温動作形の触媒が用いられている。
【００１１】
常温光触媒を前記ハニカム１１にコーティングした光触媒ハニカムを得るには、例えば、ＴｉＯ２：６００ｇ、オルト珪酸テトラエチル：１５０ｍＬ、塩酸：７０ｍＬ、イソプロピールアルコール：７Ｌ、水：３Ｌからなる溶液にハニカム１１を浸し、乾燥させる。これにより、図４の光触媒ハニカム上面図に示すようにＳｉＯ２をバインダーとした厚さ０．１〜０．５ｍｍのＴｉＯ２を主成分とする光触媒層６ａがハニカム１１の表面にコーティングされた光触媒ハニカム６が得られる。
【００１２】
前記光触媒ハニカム６に４００ｎｍ以下の波長の光を照射すると触媒表面にＯＨラジカルやスーパオキシドイオンが生成して光触媒が活性化した状態となり、この状態でタバコなどの汚染空気を各セル１１ｃを通して流すと、光触媒層６ａの表面において、汚染空気中の汚染物質は、光触媒の作用により水や炭酸ガスなどに酸化分解して無害化及び無臭化され、清浄化された空気が取り出される。
【００１３】
また、常温酸化触媒を前記ハニカム１１にコーティングした酸化触媒ハニカムを得るには、例えば、ＭｎＯ２及びＣｕＯからなる酸化触媒：８００ｇ、メチルセルロース：１１０ｇ、イソプロピールアルオール：８Ｌ、水：２Ｌからなる溶液にハニカム１を浸し、乾燥させる。これにより、図４の酸化触媒ハニカム上面図に示すように、セルロース、ＳｉＯ２ゾル、Ａｌ２Ｏ３ゾルなどをバインダーとした厚さ０．１〜０．５ｍｍのＭｎＯ２及びＣｕＯを主成分とする酸化触媒層７ａがハニカム１１の表面にコーティングされた酸化触媒ハニカム７が得られる。
【００１４】
前記酸化触媒ハニカム７にオゾンを含んだ空気を各セルを通して流入させると、オゾンは酸化触媒層７ａの表面に吸着され、時間の経過に伴い以下の反応が行われる。
【式１】
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すなわち、オゾンＯ３は酸化触媒（−Ｍ−）に接触すると酸素を放出するとともに、その一部は活性酸素（Ｏ）として触媒表面に付着するが、さらにオゾンと反応して酸素に変換され、酸化触媒ハニカム７からオゾンが除去された空気が流出される。
【００１５】
なお、ハニカムの形状は、長方形に限らず例えば一対の前記難燃紙１１ａ、１１ｂを接着したものを、図５（ａ）の製作図に示すように上面形状が図５（ｂ）に示した楕円になるように成形し、これをカートリッジケース（図示しない）に嵌め込んだ形にして用いることもできる。このハニカム１３は、巻き込み工程での接着を省略できる利点を有している。
【００１６】
図１は、本発明の実施例による空気清浄機の構成を示す分解斜視図である。本空気清浄機は、フロントケース１内に取り付けられ、汚染空気中の浮遊粒子を集塵するフィルタ２と、ケーシング部材３内に取り付けられ、外気を前面から吸入し、これを上方に送風するシロッコファン４と、オゾンを発生するために約１８５ｎｍ波長の光を放射する殺菌灯５と、汚染空気中の汚染物質を酸化分解して無害化する前記光触媒ハニカム６と、残留オゾンを酸化分解する前記酸化触媒ハニカム７とから構成されている。
【００１７】
前記殺菌灯５、光触媒ハニカム６、酸化触媒ハニカム７は、この順にシロッコファン４によって吸入された汚染空気が通過していくように配置されている。前記フィルタ２として、浮遊粒子を帯電して集塵する静電フィルタなどが用いているが、これに限定されるものではなく、ＨＥＰＡフィルタや活性炭繊維フィルタなど吸入された空気中の浮遊粒子を集塵できるものであれば如何なるものを用いてもよい。前記フロントケース１の前面及びケーシング部材３の上部には空気を通すため複数のスリット孔１ａ、３ａが設けられ、このフロントケース１とケーシング部材３とは、はめ込み式で連結されている。これにより、フロントケース１の開閉を容易にすると共に、機能低下のため取り替えを要する前記フィルタ２の正常品との交換を容易にしている。
【００１８】
次に、本発明の実施例による空気清浄機の動作を説明する。電源をオンにして、殺菌灯５を点灯し、シロッコファン４を作動させる。シロッコファン４の作用によってフロントケース１の周囲の空気が空気吸込口用のスリット孔１ａを介してケーシング部材３内に導入される。この導入された空気は、フィルタ２によって浮遊粒子が集塵された後、シロッコファン４を介して、光触媒ハニカム６収容部に導入される。光触媒ハニカム６収容部には、殺菌灯５から１８５ｎｍの波長の光が照射されるのでオゾンが発生する。さらに、殺菌灯５によって光触媒ハニカム６にコーティングされた光触媒に波長４００ｎｍ以下の波長の光が照射されるので光触媒が活性化する。オゾンの酸化分解作用および光触媒の酸化分解作用によって、光触媒ハニカム６のセル１１ｃを通過中の空気中の汚染物質が酸化されて無害な物質へ分解又は置換される。
【００１９】
発生したオゾンは酸化触媒ハニカム７にコーティングされたＭｎＯ２、ＣｕＯを成分とする酸化触媒（オゾン分解触媒）の作用によって分解され、ケーシング部材３外に排出される空気中のオゾン濃度は人体に安全な０．０２５ｐｐｍ以下になる。オゾンが分解するとき活性酸素が生成し、その活性酸素も酸化分解反応に寄与する。また、空気中の汚染物質濃度が高濃度のときには、光触媒ハニカム６及び酸化触媒ハニカム７に汚染物質が一時的に吸着され、その後分解される。このようにして浄化された空気は、空気吹き出し口用のスリット孔３ａからケーシング部材３外へ排出される。
【００２０】
上記空気清浄機を用い、日本電機工業会の家庭用空気清浄機規格（ＪＥＭ１４６７−９５）に基づき性能試験を行った結果、煙草脱臭試験においては９９％以上、空気清浄機のオゾン出口濃度が０．０２５ｐｐｍ未満なる試験結果が得られた。
【００２１】
【発明の効果】
本発明による触媒ハニカムは、以上説明したように水酸化金属を難燃材とする難燃紙を使用しているので、ＵＬ規格におけるＶ０クラス以上の難燃性をクリアするとともに、低コストで製造することができる。そして、水酸化金属を基材とするハニカムに触媒コーティング法を適用して触媒を固定しているので、触媒性能の持続性を向上させることができる。
また、本発明による空気清浄機は、常温触媒である前記触媒ハニカムを光触媒ハニカム及びオゾン分解ハニカムとして用いることにより、小型化、低コスト化、高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による空気清浄機の分解構成図である。
【図２】本発明の実施例による触媒ハニカムの構成を示す斜視図である。
【図３】実施例に係わるハニカムの部分拡大図（ａ）及び組立図（ｂ）である。
【図４】触媒ハニカムの一部水平断面図である。
【図５】実施例に係わる他のハニカムの製作図（ａ）及び組立図（ｂ）である。
【符号の説明】
１  フロントケース
２  フィルタ
３  ケーシング部材
４  シロッコファン
５  殺菌灯
６  光触媒ハニカム
６ａ  光触媒層
７  酸化触媒ハニカム
７ａ  酸化触媒層
１１  ハニカム
１１ａ  難燃紙
１１ｂ  難燃紙
１１ｃ  セル
１２  触媒層
１３  ハニカム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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