(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水洗により再生する再生型脱臭フィルターであって、
砕いた吸湿性材料が表面に張り付けられ、
前記吸湿性材料の表面には凝縮された水膜が形成されたことを特徴とする再生型脱臭フィルター。
【請求項２】
請求項１に記載の再生型脱臭フィルターにおいて、前記吸湿性材料は、吸湿性セラミックスであることを特徴とする再生型脱臭フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再生型脱臭フィルターに係り、詳しくは、例えば、臭気ガスで汚染された空気、特に水溶性の臭気ガスで汚染された空気を脱臭し、脱臭した臭気ガスを水洗によって再生することにより、長期間に亘って再使用を可能とする再生型脱臭フィルター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断熱化、気密化が進むにつれて室内空気の汚染が問題となっている。室内空気の汚染源としては煙草臭等の臭気ガス、ホルムアルデヒド等の有害ガス、カビや細菌等の空中浮遊微生物が挙げられる。臭気ガスを除去する手段としては、空気清浄機を用いて室内の汚染空気を循環しながら脱臭するのが一般的であり、実用化されている脱臭方式には活性炭方式、オゾン脱臭方式、光触媒方式等が挙げられる。
【０００３】
例えば、活性炭を材料とする脱臭フィルターは、風路に設置されるため、気流中の臭気を速やかに吸着することが可能であり脱臭効果の速効性が高い。しかしながら、活性炭の細孔表面に臭気ガスの分子が吸着し、細孔表面全体がこれら分子に覆われると脱臭効果がなくなり寿命となる。活性炭方式は脱臭性能には優れるが、使い捨てのため経済性、地球環境保全の立場からは好ましくない。
【０００４】
風路に設置したオゾン発生器よりオゾンを発生し、気流中の臭気を酸化分解することにより脱臭するオゾン脱臭方式や、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、気流中の臭気と化学反応を起こして脱臭する光触媒方式では、吸着速度と比較して化学反応速度が遅いため、脱臭効果の速効性が低い。
【０００５】
このような脱臭フィルターを長期にわたって使用するために、吸着した臭気分子を電気ヒーターで脱着させて再生する手段については、例えば特開昭６３−１２７７５９号公報、特開平２−７８４１８号公報、特開平３−２３３２３７号公報および特開平９−１８７６２４号公報に示されている。また、吸着した臭気分子を光触媒で光分解して再生する手段については、例えば特開平１０−２２７４６９号公報に示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような脱臭フィルターを電気ヒーターで再生する従来の方式では、吸着した臭気分子を電気ヒーターで脱着させて再生することができるため、脱臭効果の速効性の高い脱臭フィルターを長期間にわたって使用することができるという利点を有する。しかしながら、この脱臭フィルターを電気ヒーターで再生する従来の方式では、脱臭フィルターより除去した臭気を室外に放出するためのダクトの配管を設備しなければならなかったり、電気ヒーターを用いるため火災対策を施さなければならかったり、コストが増加する点で問題があった。
【０００７】
また、吸着した臭気の分子を光触媒で光分解して再生する従来の方式では、これも上記と同様、脱臭効果の速効性の高い脱臭フィルターを長期間にわたって使用することができるという利点を有する。しかしながら、この光触媒で光分解して再生する従来の方式では、高価で短寿命な紫外線ランプを用いる必要があるうえ、脱臭材料は多孔質なので全表面に紫外線を照射することが困難であり、完全に再生することが難しい点が問題であった。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、脱臭効果の速効性が高く、しかも安全かつ安価であって長期間に亘って再使用が可能な再生型脱臭フィルターを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討した結果、高性能な吸湿性材料が室温で低湿度においても、吸湿性材料の表面に凝縮された水膜が存在することに着目し、煙草臭や残留調理臭の主成分である水溶性臭気ガスが上記水膜に接触すると溶解・除去され、さらに吸湿性材料を水洗することにより溶解した水溶性臭気ガスが、水膜ととも洗い流されて再生できることに着目した。
【００１０】
微量であっても水分が存在すると瞬間的に水分に溶解する特異な臭気ガス「アンモニア」や煙草臭や残留調理臭の主成分である水溶性の「アセトアルデヒド」や「酢酸」が、ハニカム状に成形された吸湿性材料を通過させると、高効率で溶解・除去される。そして、吸湿性材料を水洗すると、溶解した上記水溶性臭気ガスが洗い流されて再生できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明による水洗により再生する再生型脱臭フィルターは、砕いた吸湿性材料が表面に張り付けられ、吸湿性材料の表面に凝縮された水膜が形成されたものである。
【００１２】
上記再生型脱臭フィルターにおいて、前記吸湿性材料は、吸湿性セラミックスからなるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（実施例）
臭気ガスによる室内空気汚染の代表的なものとしては、煙草臭、トイレ臭、ペット臭、腐敗臭、残留調理臭等が挙げられるが、このような臭気は幾つかの成分ガスの複合であり、その構成する成分ガスは臭気ガスの種類によって異なる。
【００１４】
煙草臭の主成分はアセトアルデヒド、アンモニア、酢酸であり、トイレ臭、ペット臭および腐敗臭の主成分は硫化水素、メチルメルカプタン、アンモニアである。また、残留調理臭の主成分は低級アルデヒド、低級脂肪酸である。上記成分ガスの中で、アセトアルデヒド、アンモニア、酢酸、低級アルデヒド、低級脂肪酸は水溶性臭気ガスであり、煙草臭および残留調理臭の主成分はほとんどが水溶性臭気ガスであることが分かる。
【００１５】
なお、硫化水素とメチルメルカプタンは、水溶性臭気ガスではない。上記水溶性臭気ガスの中でアンモニアは水分が存在すると瞬間的に溶解し、微量の水分でも体積で、水１に対して、その３０００倍以上のアンモニアを溶解することが知られている。低級アルデヒドであるホルムアルデヒドやアセトアルデヒドも水溶性であり、水分が存在すれば溶解する。また、低級脂肪酸である蟻酸や酢酸も水溶性であり、水分が存在すれば溶解する。
【００１６】
図１は本発明よる再生型脱臭フィルターの原理を示す概念図である。図１において、１は吸湿性材料であり、２は吸湿性材料１の表面に凝縮した水分で形成された水膜である。３は空気中の水溶性臭気ガスを示しており、吸湿性材料１の表面に形成された水膜２に水溶性臭気ガス３が溶解する様子を示している。
【００１７】
この図に示す吸湿性材料１は、多くの水溶性臭気ガス３を溶解させるために、表面積が拡大するように吸湿性多孔質材料である吸湿性セラミックスあるいは吸湿性繊維で形成するとよい。吸湿性セラミックスとしては、シリカゲルあるいはゼオライトを基材する材料が挙げられ、これらの材料は、吸湿率が高いという点で好適に用いられる。
【００１８】
ゼオライトには、多孔質のアルミニウムやカルシウムの珪酸塩等が挙げられる。再生型脱臭フィルターにおいては、吸湿性材料１を吸湿性セラミックスからなるように構成すれば、耐水性に優れ、水洗で溶解した臭気ガス成分を除去、再生することができ、長寿命化を図ることができ好ましい。
【００１９】
また、吸湿性繊維としてはセルロース繊維、ナイロン繊維などの吸湿性有機高分子繊維が用いられる。再生型脱臭フィルターにおいては、吸湿性材料１を吸湿性繊維からなるように構成すれば、吸湿性材料１が吸湿性繊維であるので、フレキシブルな脱臭フィルターとなり、加工を容易にすることができ好ましい。この図１に示す再生型脱臭フィルターでは、吸湿性材料１と、この吸湿性材料１の表面に形成された凝縮された水膜２とを有するように構成している。
【００２０】
このため、水溶性臭気ガスを主成分とする汚染空気を脱臭フィルターに通過させ、吸湿性材料１の表面に凝縮された水膜２に水溶性臭気ガス３を溶解させることにより脱臭を行うことができる。また、溶解させた水溶性臭気ガス３を水膜２とともに水洗することにより、脱臭フィルターを再生することができるため、長期間に亘って脱臭フィルターを再使用することができ、経済的にも地球環境保全の立場からも有利にすることができる。
【００２１】
実施の形態１．
図２は本発明に係る実施の形態１における再生型脱臭フィルターの構造を示す斜視図である。図２において、４は格子状に成形された吸湿性材料である。この吸湿性材料４としては、例えば吸湿性セラミックスを用いる。吸湿性セラミックスとしては、吸湿率が高い点で好適なシリカゲルまたはゼオライトが挙げられる。
【００２２】
本実施の形態では、吸湿性材料４としてシリカゲルを用い、通常のセラミックスの製造工程を経て、図２に示すようなハニカム構造体を得た。具体的には、コージライトをバインダーとして原料を格子状に成形し、焼成炉で焼成することにより、ハニカム構造体の再生型脱臭フィルターを得た。再生型脱臭フィルターは図２のままでも使用することができるが、フィルター枠に組み込むことで補強することができる。
【００２３】
本実施の形態では、吸湿性材料４を吸湿性セラミックスからなるように構成するため、耐水性に優れ、水洗で溶解した臭気ガス成分を除去、再生することができ、長寿命化を図ることができる。また、吸湿性材料４をハニカム状に成形して構成するため、風路を低圧損にすることができるとともに、脱臭効果の速効性を極めて高くすることができる。
【００２４】
なお、再生型脱臭フィルターは、衝撃に強く水洗可能であればよいので、フィルターの全てを上述の材料で製作しなくてもよい。例えばフィルターの表面に吸湿性材料をコーティングしたものであっても、表面に付着する水分で吸着することが可能であるし、細かく砕いた吸湿性材料を表面に張り付けたものであっても表面積が増加するので、多孔質材に近い特性が得られる。
【００２５】
実施の形態２．
図３は本発明に係る実施の形態２における再生型脱臭フィルターの構造を示す斜視図である。図３において、５は平板状に成形された吸湿性材料であり、６は波板状に成形された吸湿性材料である。この吸湿性材料５、６としては、例えば吸湿性セラミックスを用いる。吸湿性セラミックスとしては、吸湿率が高い点で好適なシリカゲルまたはゼオライトが挙げられる。
【００２６】
上記実施の形態１では、吸湿性材料４としてシリカゲルを用いた場合を説明したが、本実施の形態では、吸湿性材料５、６としてゼオライトを用いる。次に、このゼオライトとパルプの混合水溶液を湿式抄紙して、ゼオライト混抄紙を作製した。
【００２７】
次に、このゼオライト混抄紙をコルゲート加工することにより、平板状に成形された吸湿性材料５と波板状に成形された吸湿性材料６とが上下方向に交互に積層された図３に示すようなハニカム構造体が得られた。そして、これをフィルター枠に組み込むことにより、再生型脱臭フィルターが得られた。
【００２８】
本実施の形態では、吸湿性材料５、６を吸湿性セラミックスからなるように構成するため、耐水性に優れ、水洗で溶解した臭気ガス成分を除去、再生することができ、長寿命化を図ることができる。また、吸湿性材料５、６をハニカム状に成形して構成するため、風路を低圧損にすることができるとともに、脱臭効果の速効性を極めて高くすることができる。
【００２９】
実施の形態３．
図４は本発明に係る実施の形態３における再生型脱臭フィルターの構造を示す斜視図である。図４において、７は吸湿性繊維であり、８は吸湿性繊維７を収納するフィルター枠である。吸湿性材料としては、吸湿性繊維７を用いる。吸湿性繊維７としては、セルロース繊維、ナイロン繊維などの吸湿性有機高分子繊維が挙げられる。
【００３０】
吸湿性繊維７として用いられるこれらセルロース繊維やナイロン繊維は、不織布製造機に通すことにより、通気性を有する不織布が製造される。そして、この不織布の吸湿性繊維７を厚さが５〜５０ｍｍ程度のフィルター枠８に挟み込むことにより、図４に示すような再生型脱臭フィルターが得られる。
【００３１】
この再生型脱臭フィルターによれば、空気中の水蒸気を表面に吸着・凝縮し、水膜を形成して水溶性臭気ガスを速やかに溶解・除去することが可能となる。また、この不織布製の再生型脱臭フィルターは、吸着した水溶性臭気ガスを水洗により簡単に洗い流せるため、繰り返し使用できるうえ、不織布なのでフィルターの形状に合わせて加工することが容易である。
【００３２】
本実施の形態では、吸湿性材料を吸湿性繊維７からなるように構成したため、吸湿性材料が吸湿性繊維７であるので、フレキシブルな脱臭フィルターとなり、加工を容易にすることができる。
【００３３】
ここで、上記実施の形態１〜３で作製された再生型脱臭フィルターを用いて、フィルターの圧損および水溶性臭気ガスの除去効率を評価した結果について説明する。図５はフィルターの圧損は風速に依存するため、風速０．２〜１．０ｍ／ｓにおける実施の形態１〜３の再生型脱臭フィルターの圧損の測定結果を示す図である。
【００３４】
図５から判るように、風速が大きくなるほど、実施の形態１〜３におけるフィルターは、何れも圧損が大きくなる。同じ風速に対しては、圧損は、実施の形態１＜実施の形態２＜実施の形態３という順に大きくなっており、逆に、実施の形態３＞実施の形態２＞実施の形態１という順に小さくなっている。
【００３５】
圧損は、小さくなるほど好ましく、零であっても構わない。一方、圧損は、大きくなり過ぎると、その分、強力なファンを用いなければならず、製品化するうえで好ましくない。図５の結果から、風速に対する圧損は、実施の形態３＞実施の形態２＞実施の形態１という順に小さくすることができ好ましい。
【００３６】
実施の形態１におけるハニカム構造のフィルターは、風速に対する圧損を最も小さくでき、実施の形態２におけるハニカム構造のものが、その次に圧損を小さくすることができる。実施の形態３の吸湿性繊維を用いたものは、実施の形態１、２に比べて圧損の点では劣っていた。なお、図５の結果より、実施の形態１〜３は、いずれも脱臭フィルターとして使用できる範囲の圧損を有していることを確認した。
【００３７】
脱臭性能については、臭気ガスを含む空気が脱臭フィルターを一回通過した時に臭気ガスが除去される割合を「一過性除去効率」で表すことができる。ここでは、水溶性臭気ガスとして代表的なアンモニア、アセトアルデヒドおよび酢酸について一過性除去効率の測定を行った。図６は一過性除去効率が風速に依存するため、風速０．２、０．５および１．０ｍ／ｓにおける実施の形態１〜３の再生型脱臭フィルターの一過性除去効率の測定結果を示す図である。
【００３８】
図６の測定結果から、実施の形態１〜３は、いずれも高い一過性除去効率を有していることを確認した。図６の結果から判るように、何れの３種の臭気ガス、何れの風速の場合も、臭気ガスの除去される割合は、実施の形態１＞実施の形態２＞実施の形態３という関係であった。これから、臭気ガスの除去効率は、実施の形態１のフィルタが最も優れ、次に実施の形態２のフィルタ、その次が実施の形態３のフィルタであった。
【００３９】
臭気ガスをより多く溶解させるには、吸湿性材料の表面に水膜をより多く形成できる構成にすればよいので、吸湿性材料の表面積をより大きくとれる構成のものが好ましい。図６におけるの臭気ガスの除去効率の結果は、この吸湿性材料の表面積の関係に依存した結果になっている。
【００４０】
次に、上記実施の形態１〜３の再生型脱臭フィルターを用いて、アンモニア、アセトアルデヒドおよび酢酸に対する寿命試験を実施し、初期の一過性除去効率の６０％まで低下した時点で、水洗による再生処理を施した。アセトアルデヒドおよび酢酸に関しては、水道水に１時間浸漬することにより、完全に再生することができた。
【００４１】
しかしながら、アンモニアに関しては、８時間以上浸漬しなければ完全に再生しなかった。そこで、アンモニアを短時間で再生するために、弱酸性の水溶液を用いることを考案し、食品添加剤として市販されているクエン酸を１〜５％添加した水道水を用いたところ、１時間で完全に再生されることを確認した。
【００４２】
煙草臭の主成分はアセトアルデヒド、アンモニアおよび酢酸であり、煙草臭専用の再生型脱臭フィルターとして使用した結果、煙草臭を高効率で脱臭し、２〜６ヶ月間の寿命があることを確認した。また、寿命時に弱酸性の水溶液に１時間浸漬することにより完全に再生することができた。
【００４３】
残留調理臭の主成分は、低級アルデヒドおよび低級脂肪酸であり、いずれも水溶性の臭気ガスである。そこで、残留調理臭専用の再生型脱臭フィルターとして使用した結果、残留調理臭を比較的高効率で脱臭し、１〜３ヶ月間の寿命があることを確認した。また、寿命時に水道水に１時間浸漬することにより、完全に再生することができた。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、砕いた吸湿性材料が表面に張り付けられ、湿性材料の表面に凝縮された水膜が形成されるように、水洗により再生する再生型脱臭フィルターを構成することにより、水溶性臭気ガスを主成分とする汚染空気を脱臭フィルターに通過させ、吸湿性材料の表面に凝縮された水膜に水溶性臭気ガスを溶解させることにより脱臭を行うことができる。また、溶解させた水溶性臭気ガスを水膜とともに水洗することにより、脱臭フィルターを再生することができるため、長期間に亘って脱臭フィルターを再使用することができ、経済的にも地球環境保全の立場からも有利にすることができる。
【００４５】
上記再生型脱臭フィルターにおいては、前記吸湿性材料を吸湿性セラミックスからなるように構成することにより、吸湿性材料が吸湿性セラミックスであるので耐水性に優れ、水洗で溶解した臭気ガス成分を除去、再生することができ、長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による再生型脱臭フィルターの原理を示す概念図である。
【図２】  本発明に係る実施の形態１における再生型脱臭フィルターの構造を示す斜視図である。
【図３】  本発明に係る実施の形態２における再生型脱臭フィルターの構造を示す斜視図である。
【図４】  本発明に係る実施の形態３における再生型脱臭フィルターの構造を示す斜視図である。
【図５】  風速０．２〜１．０ｍ／ｓにおける実施の形態１〜３の再生型脱臭フィルターの圧損の測定結果を示す図である。
【図６】  風速０．２、０．５および１．０ｍ／ｓにおける実施の形態１〜３の再生型脱臭フィルターの一過性除去効率の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１  吸湿性材料、２  水膜、３  水溶性臭気ガス、４  格子状に成形された吸湿性材料、５  平板状に成形された吸湿性材料、６  波板状に成形された吸湿性材料、７  吸湿性繊維、８  フィルター枠。
【図１】
0004661000.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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