空気浄化フィルタおよび空気浄化装置
【課題】触媒による臭気の分解作用を用いた空気浄化フィルタにおいて、触媒が熱によって劣化することなく、またヒータと触媒のフィルタのための容積を削減する空気浄化フィルタおよび空気浄化装置とすることを目的とする。
【解決手段】触媒として二酸化マンガン７を吸着剤としてゼオライト４表面に担持した二酸化マンガン担持ゼオライト９を、正温度特性体１を塗布したＰＴＣヒータ１２表面に接着した空気浄化フィルタとする。通電によって、正温度特性体１が一定温度まで発熱し、吸着剤が吸着した臭いを触媒が分解する。温度が一定までしか上がらない材料のため、触媒が異常加熱によって劣化することがない空気浄化フィルタを提供できる。
【解決手段】触媒として二酸化マンガン７を吸着剤としてゼオライト４表面に担持した二酸化マンガン担持ゼオライト９を、正温度特性体１を塗布したＰＴＣヒータ１２表面に接着した空気浄化フィルタとする。通電によって、正温度特性体１が一定温度まで発熱し、吸着剤が吸着した臭いを触媒が分解する。温度が一定までしか上がらない材料のため、触媒が異常加熱によって劣化することがない空気浄化フィルタを提供できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内のガスを吸着する空気浄化フィルタと空気浄化フィルタを搭載した空気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、悪臭を除去するための脱臭フィルタとして、活性炭などに代表される物理吸着を主体とする吸着剤を様々な方法でフィルタ構造化した脱臭フィルタが主流である。
【０００３】
一方で再生使用可能な脱臭フィルタとしては、白金系合金などからなる酸化触媒と臭気系吸着剤と混合しフィルタ化したものが知られているが、触媒活性を得るために、最低でも２００℃以上の温度を必要とする。
【特許文献１】特開昭６３−２４０９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の空気浄化フィルタは吸着剤の吸着容量が飽和するとガスを吸着できなくなり、フィルタを交換するなどの手間とコストが必要であり、メンテナンスが必要ないものが求められている。
【０００５】
また、吸着剤に触媒を担持し、吸着剤が吸着したガスをヒータによって加熱された触媒が分解することによってメンテナンス性を改善した空気浄化フィルタが知られているが、ニクロム線ヒータなどのヒータで加熱する際、ヒータへの入力が大きいなどによって、温度がかかりすぎると、たとえば二酸化マンガンでは５３５℃で分解し、触媒として機能できなくなってしまう。しかしながら吸着剤は水などを吸着するために、ヒータで加熱しても水の気化熱によって温度が上がらない場合もあり、触媒を活性化するための温度を与えるために、ヒータへの入力設定値を決定するのが困難であり、一定の温度を与えるのが難しいという課題があった。
【０００６】
また、ヒータが必要で吸着剤と触媒からなる空気浄化フィルタの近傍にヒータを設置するためにそのためのスペースが必要であるといった課題があった。
【０００７】
そのため、本発明では、触媒の活性分解によってガスを分解することで、フィルタのメンテナンス性を改善し、また触媒が劣化しないように、加熱温度を触媒がガスを分解できる温度に保てる空気浄化フィルタを提供することを目的としている。また、ヒータと吸着剤と分解触媒のスペースを小さくした空気浄化フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の空気浄化フィルタは上記目的を達成するために、正温度特性体と二酸化マンガンなどの触媒を混合し、通気構造体に形成したフィルタとする。正温度特性体に通電することで、触媒を加熱させ、触媒に活性を与えるものである。なお、正温度特性体は、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータなどがあり、電流を流すと自己発熱によって抵抗が増大し、ある一定の温度で抵抗が急激に増大する材料である。そのため、一定の温度以上になると、電流が流れなくなる。そのため、一定の温度以上には温度が上がらないため、本目的の触媒の加熱温度を一定にする目的を達成できるものである。
【０００９】
なお、ＰＴＣにはチタン酸バリウムに添加物を加えたセラミック型ＰＴＣや低融点ポリマーにカーボン、ニッケルなどを混合分散させたポリマーＰＴＣなどが知られている。本発明では目的の温度に合い、且つ触媒によって劣化しない、例えばセラミック型ＰＴＣが望ましい。
【００１０】
なお、通気構造体としてはセラミックのシートを波型と平型に加工し交互に積層したコルゲートハニカム基材にバインダなどを介して正温度特性体と触媒を担持したものや、正温度特性体と触媒とバインダ成分などを混合して、押し出し成型によってハニカム状にしたものや、金属板でハニカム構造体に加工したものの表面に正温度特性体をバインダとともに付着させ、その表面に触媒を同じくバインダで接着したものなどがある。
【００１１】
また、正温度特性体に触媒とゼオライトや活性炭などのガス吸着剤を加えることで、吸着剤に一旦臭気成分であるガスを吸着し、濃縮することが出来るため、濃縮されたことによって、触媒との接触確率が上がるために、多くのガスが触媒によって分解できることになり、さらに脱臭性能を向上させることが出来る。また、正温度特性体に間欠に電流を流すことで、電流を流してない間は、冷却されているため吸着剤による吸着ができ、電流を流した場合は触媒が活性化するため吸着したガスを分解することが出来るようになる。
【００１２】
また、本発明の空気浄化フィルタでは吸着剤であるゼオライトの結晶構造中に存在する交換性カチオンにマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの金属イオンを取り込んだ金属イオン交換ゼオライトとすると金属イオン交換ゼオライトはガスの吸着性能を示しながら、熱を与えることで触媒活性も示す。そのため、金属イオン交換ゼオライトは、吸着剤と触媒の両方の働きが出来る。そのため、吸着剤と触媒の二つの材料を混合する手間が省ける。また、吸着剤を触媒の混合は、均一にすることが、均一になることで活性は最適になるため必要であるが、金属イオン交換ゼオライトは、一つの材料で吸着剤と触媒の役割を果たすため、均一にするという煩雑さが無いため良い。また、前記金属イオン交換ゼオライトは一般に弱く、高温になりすぎると構造が壊れやすい欠点があるが、正温度特性体であれば、高温に温度が上がりすぎることが無いため、構造が壊れることが少なくなる。
【００１３】
また、触媒や触媒と吸着剤、触媒化したゼオライトなどを正温度特性体を接着するために導電性ポリマーなど導電性物質を用いることで、正温度特性体間の通電を均一にして、温度発生ムラをなくし、温度による触媒の分解効率を高めることが出来る。
【００１４】
また、本発明の空気浄化フィルタでは、正温度特性体の通気体と吸着剤と触媒の通気構造体を分け、通気前方に正温度特性体の通気体、後方に吸着剤と触媒の通気構造体としても、上記空気浄化フィルタと同様の効果が得られる。
【００１５】
また、本発明の空気浄化フィルタを搭載し、前記空気浄化フィルタに通気するためのファンなどを備えることで、室内などの空気を浄化できる空気浄化装置とでき、またファンで送風しながらも空気浄化フィルタの正温度特性体に通電の入り、切りを制御することで、切っている場合は室内のガスを吸着し、入れている場合はガスを分解するというモードを設けることができる。常に通電しないことで消費電力をおさえ、入り切りによって吸着剤が飽和しない程度に触媒によって分解することで、脱臭性能を維持することが出来る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、触媒が吸着したガスを分解することで、取替えなどのメンテナンス作業が不要であり、かつ正温度特性体による加熱であるため、温度が一定以上かからないために、使用時の熱による触媒劣化がなく、空気中のガスを吸着もしくは分解して清浄な空気を供給する空気浄化フィルタを提供することが出来る。
【００１７】
また、加熱装置である正温度特性体と触媒もしくは自己温度制御材料と吸着剤と触媒を混合した一体の通気構造体であるフィルタとすることによって、加熱再生の装置のためのスペースが不要となり、小型の空気浄化フィルタを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の請求項１記載の発明は、正温度特性体表面に触媒を担持した通気構造体である空気浄化フィルタであり、ＰＴＣサーミスタなどとして知られる正温度特性体と触媒とが混合された材料を含む通気構造体である。
【００１９】
ＰＴＣサーミスタの材料は前述のとおり、チタン酸バリウムに添加物を加えたセラミックＰＴＣや低融点ポリマーにカーボン、ニッケルなどの導電性材料を混合分散させたポリマーＰＴＣなどであり、本発明では目的の温度に合い、且つ触媒によって劣化しないものであれば良く、セラミックＰＴＣが良い。また触媒としては、二酸化マンガンや、マンガンと銅とコバルトと銀などで構成される複数金属の酸化物や、金や白金、金や白金の合金などの熱触媒活性を有するものがよい。
【００２０】
また、通気構造体としてはセラミックのシートを波型と平型に加工し交互に積層したコルゲートハニカム基材にバインダなどを介して正温度特性体と触媒を担持したものや、正温度特性体と触媒とバインダ成分などを混合して、押し出し成型によってハニカム状にしたものや、金属板でハニカム構造体に加工したものの表面に正温度特性体をバインダとともに付着させ、その表面に触媒を同じくバインダ、例えばコロイダルシリカやカーボン樹脂などで接着したものなどが望ましい。
【００２１】
また、本発明の請求項２記載の発明は、正温度特性体表面に触媒とさらに吸着剤を担持した通気構造体である前記空気浄化フィルタであり、正温度特性体と触媒と吸着剤とが混合された材料を含む通気構造体である。前述の請求項１の発明の触媒だけでなく、触媒と吸着剤とを混合することによって、正温度特性体が低温の場合も、吸着剤が通気からガスを吸着することができ、正温度特性体が高温になったときに濃縮されたガスを触媒が分解することが出来るものである。
【００２２】
また、本発明の請求項３記載の発明は、正温度特性体と触媒と吸着剤との混合において、触媒が吸着剤表面に担持されている前記空気浄化フィルタであり、触媒が吸着剤表面に担持するため、吸着剤が吸着したガスを触媒が分解しやすいため、分解効率が向上する。
【００２３】
また、本発明の請求項４記載の発明は、吸着剤の平均粒子径が触媒の平均粒子径の１０倍から１００倍以下であることを特徴とする前記空気浄化フィルタであり、吸着剤への触媒の担持の際、バインダによって吸着剤と触媒を接着担持する場合には、バインダが吸着剤の吸着表面および触媒の活性表面を覆って、ガスとの接触を断ってしまうことが起こり、ガスの吸着や分解が起こりにくくなるために、脱臭性能が低下する。しかし、吸着剤の平均粒子径が触媒の平均粒子径の１０倍から１００倍以下であれば、吸着剤に対して触媒が、バインダが無くとも静電力で付着することが出来る大きさである。そのため、バインダによって吸着剤の表面が覆われることが無いため、吸着剤の性能をそのまま発揮できる。そのため、ガスの吸着能力が向上した空気浄化フィルタを提供できる。
【００２４】
また、本発明の請求項５記載の発明は、各材料を接着するのが導電性物質である前述の空気浄化フィルタであり、接着剤が、非導電性であると、正温度特性体に電気を流した際、非導電部分や、接着剤によって正温度特性体が変形した部分が抵抗となり、均一な電流が流れにくくなり、正温度特性体からの温度が不均一になる。逆に、触媒のみもしくは触媒と吸着剤とを正温度特性体を接着するために導電性ポリマーなど導電性物質を用いることで、正温度特性体間の通電を均一にして、温度発生ムラをなくし、温度による触媒の分解効率を高めることが出来る。
【００２５】
また、本発明の請求項６記載の発明は、吸着剤がゼオライトである前述の空気浄化フィルタであり、ゼオライトにはガス吸着選択性があり、対象とするガスによってゼオライトの細孔径を選ぶなどすることによって、対象とするガスを選択的に吸い取り、また触媒によって分解することが出来る。また、ゼオライトは無機物質で触媒に侵されにくいというメリットも有する。特にガス吸着に関しては、シリカアルミナ比が高く１０以上である疎水性ゼオライトが、有機ガスを吸着する上で望ましい。
【００２６】
また、本発明の請求項７記載の発明は、吸着剤が活性炭である前述の空気浄化フィルタであり、活性炭は吸着剤のかなでも比較的安価で比表面積も大きく、多くのガスを吸着するのに有利である。
【００２７】
また、本発明の請求項８記載の発明は、触媒が二酸化マンガンであることを特徴とする前述の空気浄化フィルタであり、二酸化マンガンは常温酸化触媒でもあるが、２００℃程度まで加熱するとさらに活性が増す。正温度特性体が２５０℃程度まで加熱可能なため、分解触媒として望ましい。また、二酸化マンガンは金や白金などの貴金属触媒とくらべ安価であるため、生産性という点においても望ましい材料である。
【００２８】
また、本発明の請求項９記載の発明は、吸着剤と触媒の混合した水分散液であるスラリーを作成し、前記スラリーをろ過、必要ならば洗浄し、乾燥して吸着剤表面に触媒を担持した触媒担持吸着剤を作成し、前記触媒担持吸着剤を正温度特性体の表面に担持して作成する製造方法によって作成した前述の空気浄化フィルタである。触媒が粒子状の物質など、固体材料である場合、吸着剤表面に触媒を担持するために、触媒を一定の範囲の大きさになるようにボールミルなどの粉砕手段によって粉砕し、これを吸着剤と混合した分散スラリーとすることで、吸着剤上に触媒を担持することが出来るものである。また、触媒が溶液中でイオン化するような場合、吸着剤を触媒イオンの溶液に浸し、これを乾燥、必要であれば焼成して吸着剤上に触媒を微粒子状態で担持することが可能である。
【００２９】
また、こうして得た触媒担持吸着剤を正温度特性体にバインダなどを介して接着することで前述の空気浄化フィルタが得られるものである。
【００３０】
また、本発明の請求項１０記載の発明は、ゼオライトの結晶構造中にマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なともいずれかひとつの金属イオンを取り込んだ金属イオン交換ゼオライトを正温度特性体表面に担持した空気浄化フィルタであり、吸着剤であるゼオライトがはじめから持つナトリウムイオンなどの交換性カチオンとマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの金属イオンとを交換して、前記金属イオンを取り込んだ金属イオン交換ゼオライトとする。金属イオン交換ゼオライトは触媒活性も示すため、吸着剤と触媒の両方の働きが出来る。さらに、金属イオン交換ゼオライトは一般に弱く、高温になりすぎると構造が壊れやすい欠点があるが、正温度特性体であれば、高温に温度が上がりすぎることが無いため、構造が壊れることが少なくなる。
【００３１】
また、本発明の請求項１１記載の発明は、金属イオン交換ゼオライトを作成するためにゼオライトをマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの金属イオン水溶液に混合してこれを攪拌し、ゼオライト中の交換性カチオンと前記マンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの金属イオンとイオン交換を行った後、乾燥して金属イオン交換ゼオライトを得る方法を用いルものであり、得られた金属イオン交換ゼオライトを正温度特性体表面に担持した通気構造体とする製造方法で得られる空気浄化フィルタである。ゼオライト中の交換性カチオンとマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンなどの二価金属イオンと交換する場合、高濃度の二価金属イオン溶液にゼオライトをいれて長時間攪拌することで交換することができる。分散液を長時間攪拌することで簡単に触媒機能を有する金属イオン交換ゼオライトを得ることが出来る。
【００３２】
さらに本発明の請求項１２記載の発明は、前述の金属イオン交換ゼオライトを作成した分散溶液を正温度特性体に塗布すること得られる空気浄化フィルタであり、正温度特性体表面に簡単に触媒作用を有する金属イオン交換ゼオライトを担持することが出来、製造コストが低減できるものである。
【００３３】
また、本発明の請求項１３記載の発明は、正温度特性体を備える通気構造体とその通気後方に吸着剤と触媒を備える通気構造体とを、通気方向に対して、通気の向きが同じになるように重ね合わせて構成する空気浄化フィルタであり、正温度特性体に担持しにくい触媒、吸着剤などに対して、必ずしも接触させずとも通気後方に触媒、吸着剤の通気体を配することで触媒を温めることができるものである。正温度特性体を通気することで温風が作られ、通気方向が重ねあわされることで、触媒も温風で温められるためである。
【００３４】
また、本発明の請求項１４記載の発明は、前述の空気浄化フィルタの通風路中に通気用の送風機を備えた空気浄化装置であり、前述の空気浄化フィルタを備え、室内中の空気を吸い取り、脱臭、浄化して清浄空気を供給できる空気浄化装置と出来る。
【００３５】
また、本発明の請求項１５記載の発明は、前述の空気浄化装置の正温度特性体への通電の入り切りの切り替えもしくは正温度特性体への通電の入力電圧および電流を変化させることによって、通電の場合の温度によって触媒を活性させるモードと非通電の場合の通気のみ行うモードもしくは空気浄化フィルタが吸着剤を有する場合は吸着剤に吸着させるモードとを切り替える制御を備えたものであり、非通電の場合は室内のガスを吸着し、通電の場合はガスを分解するというモードを設けることができる。
【００３６】
常時通電しないことで消費電力をおさえ、入り切りによって吸着剤が飽和しない程度に触媒によって随時分解することで、脱臭性能を維持することが出来る。
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
（実施の形態１）
図１に示すように、正温度特性体１としてチタン酸バリウムに添加物を加えたセラミックＰＴＣや低融点ポリマーにカーボン、ニッケルなどの導電性材料を混合分散させたポリマーＰＴＣなどと、触媒２として、二酸化マンガンや、マンガンと銅とコバルトと銀などで構成される複数金属の酸化物や、金や白金、金や白金の合金などの熱触媒活性を有する材料とを混合し、その他シリコンポリマーや導電性ポリマーなどの接着剤３とを混合し、押し出し成型によって、通気孔のあいたハニカム構造体を作成し、空気浄化フィルタ４とする。なお、接着剤３として、正温度特性体１に対して均一に電流が流れるようにカーボン樹脂など導電性を有する材料が望ましい。
【００３９】
なお、触媒２は、２５０℃以下で熱触媒活性を示すものが望ましく、ボールミルなどの手法で微細化が簡易に行うことができ、かつ安価である二酸化マンガンが望ましい。
【００４０】
フィルタに通気を行い、ガスと触媒２を接触させる。また、正温度特性体１に通電し、発熱させる。それによって触媒２が温められて活性化し、通気中のガスを分解することが出来、通気の脱臭ができる。
【００４１】
（実施の形態２）
図２に示すように、実施の形態１で示した正温度特性体１と触媒２とゼオライトや活性炭などのガス吸着特性を有する吸着剤５と接着剤３とを混合し、押し出し成型によって通気孔のあいたハニカム構造体を作成し、空気浄化フィルタ６とする。
【００４２】
フィルタに通気を行い、ガスと吸着剤５を接触させる。吸着剤５にガスは吸着される。また、触媒２に接触させる。また、正温度特性体１に通電し、発熱させる。熱によって吸着剤５中に濃縮されたガスは脱離し高濃度のガスとなる。また、熱によって触媒２が温められて活性化する。前記の高濃度のガスが、触媒２と反応し分解する。高濃度のガスのほうが触媒２の分解反応が効率よく進むため、効率よく、脱臭が出来る。
【００４３】
（実施の形態３）
触媒として二酸化マンガン７を水中で分散し、湿式ボールミル等の微細化手段によって二酸化マンガン７をスラリー化する。前記二酸化マンガンスラリーに微細化した二酸化マンガン７の１０倍から１００倍の大きさの粒子径を持つゼオライト８を混合し、分散させる。ゼオライト８への二酸化マンガン７の担持の際、バインダによってゼオライト８と二酸化マンガン７を接着担持する場合には、バインダがゼオライト８の吸着表面および二酸化マンガン７の活性表面を覆って、ガスとの接触を断ってしまうことが起こり、ガスの吸着や分解が起こりにくくなるために、脱臭性能が低下する。しかし、ゼオライト８の平均粒子径が二酸化マンガン７の平均粒子径の１０倍から１００倍以下であれば、ゼオライト８に対して二酸化マンガン７が、バインダが無くとも静電力で付着することが出来る大きさである。そのため、バインダによってゼオライト８の表面が覆われることが無いため、ゼオライト８の性能をそのまま発揮できる。
【００４４】
前記二酸化マンガン７とゼオライト８の混合スラリーをろ過し、乾燥して二酸化マンガン担持ゼオライト９を得る。
【００４５】
また、アルミなどの導電性金属１０を、波型に加工し、電通及び通気孔の大きさが均一になるように積層し、前記正温度特性体１を、カーボンポリマーなどの導電材料１１を接着剤として前記導電性金属の表面に塗布し、ＰＴＣヒータ１２を作成する。
【００４６】
図３に示すように、ＰＴＣヒータ１２表面上に前記二酸化マンガン担持ゼオライト９を接着剤１３を用いて接着し、空気浄化フィルタ１４を得る。
【００４７】
前記、空気浄化フィルタ１４に通気を行い、ゼオライト８に通気中のガスを吸着させる。また、ＰＴＣヒータ１２に通電し、正温度特性体１を発熱させる。熱によってゼオライト８中に濃縮されたガスは脱離し高濃度のガスとなる。また、熱によって二酸化マンガン７が温められて活性化する。前記の高濃度のガスが、二酸化マンガン７と反応し分解する。高濃度のガスのほうが二酸化マンガン７の分解反応が効率よく進むため、効率よく、脱臭が出来る。
【００４８】
（実施の形態４）
吸着剤としてゼオライトを、マンガンイオンとコバルトイオンとをマンガンとコバルトの存在率が２：１となるマンガンコバルト水溶液に分散し、常温で２４時間以上攪拌し、マンガンコバルトイオン交換ゼオライトスラリーを作成する。ゼオライトの交換イオンの総数に対してマンガンイオンとコバルトイオンの総数が１／２から１０倍以下となるように、ゼオライトの量とマンガンコバルト水溶液の濃度を決定するのが望ましい。マンガンとコバルトは２価のイオンであるため、１価のゼオライトの交換イオンと１００％交換するとイオンの個数としては１／２量が必要になる。また、多すぎる場合、触媒効果が低い上に材料比がかかるため１０倍程度でよい。
【００４９】
なお、マンガンとコバルト以外に、銅や亜鉛イオン、もしくはどれか単独であっても良い。
【００５０】
えられたマンガンコバルトイオン交換ゼオライトスラリーをろ過し、余剰のマンガンイオン、コバルトイオンと、交換したゼオライト中のカチオンを、蒸留水にて洗浄したのち、乾燥し、マンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５を得る。
【００５１】
図４に示すように、これを実施の形態３で示したＰＴＣヒータ１２表面上に同様に接着し、空気浄化フィルタ１６を得る。
【００５２】
前記、空気浄化フィルタ１６に通気を行い、マンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５に通気中のガスを吸着させる。また、ＰＴＣヒータ１２に通電し、正温度特性体１を発熱させる。熱によってマンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５が温められて活性化する。そしてマンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５中に吸着したガスを分解することが出来る。
【００５３】
（実施の形態５）
実施の形態４で作成したマンガンコバルトイオン交換ゼオライトスラリーに接着成分を加え、実施の形態３で示したＰＴＣヒータ１２表面に塗布して、マンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５を接着して、空気浄化フィルタを得る（図示せず）。
【００５４】
前記、空気清浄フィルタに通気を行い、マンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５に通気中のガスを吸着させる。また、ＰＴＣヒータ１２に通電し、正温度特性体１を発熱させる。熱によってマンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５が温められて活性化する。そしてマンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５中に吸着したガスを分解することが出来る。
【００５５】
（実施の形態６）
セラミックシートを波型と平型に加工したシートを交互に積層して作成したコルゲートハニカム構造体の表面及びセラミック内部に実施の形態３で示した前記二酸化マンガン担持ゼオライト９を担持して、触媒担持吸着剤ハニカム１７を得る。
【００５６】
図５に示すように、実施の形態３で示したＰＴＣヒータ１２と前記触媒担持吸着剤ハニカム１７を、通気方向を合わせ、ＰＴＣヒータ１２が通気上方となるように接着し、空気浄化フィルタ１８を得る。
【００５７】
前記、空気浄化フィルタ１８に通気を行い、通気の後段にある触媒担持吸着剤ハニカムの吸着剤にガスを吸着させる。また、ＰＴＣヒータ１２に通電し、正温度特性体１を発熱させる。通気空気が温められ、通気後段にある触媒担持吸着剤ハニカムが温められる。熱によってゼオライト８中に濃縮されたガスは脱離し高濃度のガスとなる。熱によってゼオライト８中に濃縮されたガスは脱離し高濃度のガスとなる。また、熱によって二酸化マンガン７が温められて活性化する。前記の高濃度のガスが、二酸化マンガン７と反応し分解する。高濃度のガスのほうが二酸化マンガン７の分解反応が効率よく進むため、効率よく、脱臭が出来る。
【００５８】
なお、前記の触媒担持吸着剤ハニカム１７は、二酸化マンガン担持ゼオライト９だけでなく、実施の形態１で示した触媒もしくは実施の形態２で示した吸着剤と触媒、もしくは実施の形態４で示したマンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５を担持した触媒担持吸着剤ハニカムであってもよい。
【００５９】
（実施の形態７）
実施の形態１から６のいずれかに示した空気浄化フィルタ１９を、図６に示すように、筐体２０中に備え、ファンなどの送風手段２１を備えた空気浄化装置２２とする。なお、空気浄化フィルタは、正温度特性体１に通電するために、電源装置２３を備え、制御装置２４によって、前記空気浄化フィルタ１９に対して、正温度特性体１への通電を入切できる制御装置を備えることによって、非通電の場合は室内のガスを吸着し、通電の場合はガスを分解するというモードを設けることができるようになり、常時通電しないことで消費電力をおさえ、入り切りによって吸着剤が飽和しない程度に触媒によって随時分解することで、脱臭性能を維持することが出来るため望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
ＰＴＣとして知られる正温度特性体と吸着剤、熱分解特性をもつ触媒とを混合した空気浄化フィルタによって、メンテナンス性がよく、過剰加熱による触媒の劣化のない空気浄化フィルタと、前記空気浄化フィルタを搭載した空気浄化装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態１の空気浄化フィルタの概略図
【図２】本発明の実施の形態２の空気浄化フィルタの概略図
【図３】本発明の実施の形態３の空気浄化フィルタの概略図
【図４】本発明の実施の形態４の空気浄化フィルタの概略図
【図５】本発明の実施の形態６の空気浄化フィルタの概略図
【図６】本発明の実施の形態７の空気浄化装置の概略図
【符号の説明】
【００６２】
１ 正温度特性体
２ 触媒
３ 接着剤
４ 空気浄化フィルタ
５ 吸着剤
６ 空気浄化フィルタ
７ 二酸化マンガン
８ ゼオライト
９ 二酸化マンガン担持ゼオライト
１０ 導電性金属
１１ 導電材料
１２ ＰＴＣヒータ
１３ 接着剤
１４ 空気浄化フィルタ
１５ マンガンコバルトイオン交換ゼオライト
１６ 空気浄化フィルタ
１７ 触媒担持吸着剤ハニカム
１８ 空気浄化フィルタ
１９ 空気浄化フィルタ
２０ 筐体
２１ 送風手段
２２ 空気浄化装置
２３ 電源装置
２４ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内のガスを吸着する空気浄化フィルタと空気浄化フィルタを搭載した空気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、悪臭を除去するための脱臭フィルタとして、活性炭などに代表される物理吸着を主体とする吸着剤を様々な方法でフィルタ構造化した脱臭フィルタが主流である。
【０００３】
一方で再生使用可能な脱臭フィルタとしては、白金系合金などからなる酸化触媒と臭気系吸着剤と混合しフィルタ化したものが知られているが、触媒活性を得るために、最低でも２００℃以上の温度を必要とする。
【特許文献１】特開昭６３−２４０９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の空気浄化フィルタは吸着剤の吸着容量が飽和するとガスを吸着できなくなり、フィルタを交換するなどの手間とコストが必要であり、メンテナンスが必要ないものが求められている。
【０００５】
また、吸着剤に触媒を担持し、吸着剤が吸着したガスをヒータによって加熱された触媒が分解することによってメンテナンス性を改善した空気浄化フィルタが知られているが、ニクロム線ヒータなどのヒータで加熱する際、ヒータへの入力が大きいなどによって、温度がかかりすぎると、たとえば二酸化マンガンでは５３５℃で分解し、触媒として機能できなくなってしまう。しかしながら吸着剤は水などを吸着するために、ヒータで加熱しても水の気化熱によって温度が上がらない場合もあり、触媒を活性化するための温度を与えるために、ヒータへの入力設定値を決定するのが困難であり、一定の温度を与えるのが難しいという課題があった。
【０００６】
また、ヒータが必要で吸着剤と触媒からなる空気浄化フィルタの近傍にヒータを設置するためにそのためのスペースが必要であるといった課題があった。
【０００７】
そのため、本発明では、触媒の活性分解によってガスを分解することで、フィルタのメンテナンス性を改善し、また触媒が劣化しないように、加熱温度を触媒がガスを分解できる温度に保てる空気浄化フィルタを提供することを目的としている。また、ヒータと吸着剤と分解触媒のスペースを小さくした空気浄化フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の空気浄化フィルタは上記目的を達成するために、正温度特性体と二酸化マンガンなどの触媒を混合し、通気構造体に形成したフィルタとする。正温度特性体に通電することで、触媒を加熱させ、触媒に活性を与えるものである。なお、正温度特性体は、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータなどがあり、電流を流すと自己発熱によって抵抗が増大し、ある一定の温度で抵抗が急激に増大する材料である。そのため、一定の温度以上になると、電流が流れなくなる。そのため、一定の温度以上には温度が上がらないため、本目的の触媒の加熱温度を一定にする目的を達成できるものである。
【０００９】
なお、ＰＴＣにはチタン酸バリウムに添加物を加えたセラミック型ＰＴＣや低融点ポリマーにカーボン、ニッケルなどを混合分散させたポリマーＰＴＣなどが知られている。本発明では目的の温度に合い、且つ触媒によって劣化しない、例えばセラミック型ＰＴＣが望ましい。
【００１０】
なお、通気構造体としてはセラミックのシートを波型と平型に加工し交互に積層したコルゲートハニカム基材にバインダなどを介して正温度特性体と触媒を担持したものや、正温度特性体と触媒とバインダ成分などを混合して、押し出し成型によってハニカム状にしたものや、金属板でハニカム構造体に加工したものの表面に正温度特性体をバインダとともに付着させ、その表面に触媒を同じくバインダで接着したものなどがある。
【００１１】
また、正温度特性体に触媒とゼオライトや活性炭などのガス吸着剤を加えることで、吸着剤に一旦臭気成分であるガスを吸着し、濃縮することが出来るため、濃縮されたことによって、触媒との接触確率が上がるために、多くのガスが触媒によって分解できることになり、さらに脱臭性能を向上させることが出来る。また、正温度特性体に間欠に電流を流すことで、電流を流してない間は、冷却されているため吸着剤による吸着ができ、電流を流した場合は触媒が活性化するため吸着したガスを分解することが出来るようになる。
【００１２】
また、本発明の空気浄化フィルタでは吸着剤であるゼオライトの結晶構造中に存在する交換性カチオンにマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの金属イオンを取り込んだ金属イオン交換ゼオライトとすると金属イオン交換ゼオライトはガスの吸着性能を示しながら、熱を与えることで触媒活性も示す。そのため、金属イオン交換ゼオライトは、吸着剤と触媒の両方の働きが出来る。そのため、吸着剤と触媒の二つの材料を混合する手間が省ける。また、吸着剤を触媒の混合は、均一にすることが、均一になることで活性は最適になるため必要であるが、金属イオン交換ゼオライトは、一つの材料で吸着剤と触媒の役割を果たすため、均一にするという煩雑さが無いため良い。また、前記金属イオン交換ゼオライトは一般に弱く、高温になりすぎると構造が壊れやすい欠点があるが、正温度特性体であれば、高温に温度が上がりすぎることが無いため、構造が壊れることが少なくなる。
【００１３】
また、触媒や触媒と吸着剤、触媒化したゼオライトなどを正温度特性体を接着するために導電性ポリマーなど導電性物質を用いることで、正温度特性体間の通電を均一にして、温度発生ムラをなくし、温度による触媒の分解効率を高めることが出来る。
【００１４】
また、本発明の空気浄化フィルタでは、正温度特性体の通気体と吸着剤と触媒の通気構造体を分け、通気前方に正温度特性体の通気体、後方に吸着剤と触媒の通気構造体としても、上記空気浄化フィルタと同様の効果が得られる。
【００１５】
また、本発明の空気浄化フィルタを搭載し、前記空気浄化フィルタに通気するためのファンなどを備えることで、室内などの空気を浄化できる空気浄化装置とでき、またファンで送風しながらも空気浄化フィルタの正温度特性体に通電の入り、切りを制御することで、切っている場合は室内のガスを吸着し、入れている場合はガスを分解するというモードを設けることができる。常に通電しないことで消費電力をおさえ、入り切りによって吸着剤が飽和しない程度に触媒によって分解することで、脱臭性能を維持することが出来る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、触媒が吸着したガスを分解することで、取替えなどのメンテナンス作業が不要であり、かつ正温度特性体による加熱であるため、温度が一定以上かからないために、使用時の熱による触媒劣化がなく、空気中のガスを吸着もしくは分解して清浄な空気を供給する空気浄化フィルタを提供することが出来る。
【００１７】
また、加熱装置である正温度特性体と触媒もしくは自己温度制御材料と吸着剤と触媒を混合した一体の通気構造体であるフィルタとすることによって、加熱再生の装置のためのスペースが不要となり、小型の空気浄化フィルタを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の請求項１記載の発明は、正温度特性体表面に触媒を担持した通気構造体である空気浄化フィルタであり、ＰＴＣサーミスタなどとして知られる正温度特性体と触媒とが混合された材料を含む通気構造体である。
【００１９】
ＰＴＣサーミスタの材料は前述のとおり、チタン酸バリウムに添加物を加えたセラミックＰＴＣや低融点ポリマーにカーボン、ニッケルなどの導電性材料を混合分散させたポリマーＰＴＣなどであり、本発明では目的の温度に合い、且つ触媒によって劣化しないものであれば良く、セラミックＰＴＣが良い。また触媒としては、二酸化マンガンや、マンガンと銅とコバルトと銀などで構成される複数金属の酸化物や、金や白金、金や白金の合金などの熱触媒活性を有するものがよい。
【００２０】
また、通気構造体としてはセラミックのシートを波型と平型に加工し交互に積層したコルゲートハニカム基材にバインダなどを介して正温度特性体と触媒を担持したものや、正温度特性体と触媒とバインダ成分などを混合して、押し出し成型によってハニカム状にしたものや、金属板でハニカム構造体に加工したものの表面に正温度特性体をバインダとともに付着させ、その表面に触媒を同じくバインダ、例えばコロイダルシリカやカーボン樹脂などで接着したものなどが望ましい。
【００２１】
また、本発明の請求項２記載の発明は、正温度特性体表面に触媒とさらに吸着剤を担持した通気構造体である前記空気浄化フィルタであり、正温度特性体と触媒と吸着剤とが混合された材料を含む通気構造体である。前述の請求項１の発明の触媒だけでなく、触媒と吸着剤とを混合することによって、正温度特性体が低温の場合も、吸着剤が通気からガスを吸着することができ、正温度特性体が高温になったときに濃縮されたガスを触媒が分解することが出来るものである。
【００２２】
また、本発明の請求項３記載の発明は、正温度特性体と触媒と吸着剤との混合において、触媒が吸着剤表面に担持されている前記空気浄化フィルタであり、触媒が吸着剤表面に担持するため、吸着剤が吸着したガスを触媒が分解しやすいため、分解効率が向上する。
【００２３】
また、本発明の請求項４記載の発明は、吸着剤の平均粒子径が触媒の平均粒子径の１０倍から１００倍以下であることを特徴とする前記空気浄化フィルタであり、吸着剤への触媒の担持の際、バインダによって吸着剤と触媒を接着担持する場合には、バインダが吸着剤の吸着表面および触媒の活性表面を覆って、ガスとの接触を断ってしまうことが起こり、ガスの吸着や分解が起こりにくくなるために、脱臭性能が低下する。しかし、吸着剤の平均粒子径が触媒の平均粒子径の１０倍から１００倍以下であれば、吸着剤に対して触媒が、バインダが無くとも静電力で付着することが出来る大きさである。そのため、バインダによって吸着剤の表面が覆われることが無いため、吸着剤の性能をそのまま発揮できる。そのため、ガスの吸着能力が向上した空気浄化フィルタを提供できる。
【００２４】
また、本発明の請求項５記載の発明は、各材料を接着するのが導電性物質である前述の空気浄化フィルタであり、接着剤が、非導電性であると、正温度特性体に電気を流した際、非導電部分や、接着剤によって正温度特性体が変形した部分が抵抗となり、均一な電流が流れにくくなり、正温度特性体からの温度が不均一になる。逆に、触媒のみもしくは触媒と吸着剤とを正温度特性体を接着するために導電性ポリマーなど導電性物質を用いることで、正温度特性体間の通電を均一にして、温度発生ムラをなくし、温度による触媒の分解効率を高めることが出来る。
【００２５】
また、本発明の請求項６記載の発明は、吸着剤がゼオライトである前述の空気浄化フィルタであり、ゼオライトにはガス吸着選択性があり、対象とするガスによってゼオライトの細孔径を選ぶなどすることによって、対象とするガスを選択的に吸い取り、また触媒によって分解することが出来る。また、ゼオライトは無機物質で触媒に侵されにくいというメリットも有する。特にガス吸着に関しては、シリカアルミナ比が高く１０以上である疎水性ゼオライトが、有機ガスを吸着する上で望ましい。
【００２６】
また、本発明の請求項７記載の発明は、吸着剤が活性炭である前述の空気浄化フィルタであり、活性炭は吸着剤のかなでも比較的安価で比表面積も大きく、多くのガスを吸着するのに有利である。
【００２７】
また、本発明の請求項８記載の発明は、触媒が二酸化マンガンであることを特徴とする前述の空気浄化フィルタであり、二酸化マンガンは常温酸化触媒でもあるが、２００℃程度まで加熱するとさらに活性が増す。正温度特性体が２５０℃程度まで加熱可能なため、分解触媒として望ましい。また、二酸化マンガンは金や白金などの貴金属触媒とくらべ安価であるため、生産性という点においても望ましい材料である。
【００２８】
また、本発明の請求項９記載の発明は、吸着剤と触媒の混合した水分散液であるスラリーを作成し、前記スラリーをろ過、必要ならば洗浄し、乾燥して吸着剤表面に触媒を担持した触媒担持吸着剤を作成し、前記触媒担持吸着剤を正温度特性体の表面に担持して作成する製造方法によって作成した前述の空気浄化フィルタである。触媒が粒子状の物質など、固体材料である場合、吸着剤表面に触媒を担持するために、触媒を一定の範囲の大きさになるようにボールミルなどの粉砕手段によって粉砕し、これを吸着剤と混合した分散スラリーとすることで、吸着剤上に触媒を担持することが出来るものである。また、触媒が溶液中でイオン化するような場合、吸着剤を触媒イオンの溶液に浸し、これを乾燥、必要であれば焼成して吸着剤上に触媒を微粒子状態で担持することが可能である。
【００２９】
また、こうして得た触媒担持吸着剤を正温度特性体にバインダなどを介して接着することで前述の空気浄化フィルタが得られるものである。
【００３０】
また、本発明の請求項１０記載の発明は、ゼオライトの結晶構造中にマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なともいずれかひとつの金属イオンを取り込んだ金属イオン交換ゼオライトを正温度特性体表面に担持した空気浄化フィルタであり、吸着剤であるゼオライトがはじめから持つナトリウムイオンなどの交換性カチオンとマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの金属イオンとを交換して、前記金属イオンを取り込んだ金属イオン交換ゼオライトとする。金属イオン交換ゼオライトは触媒活性も示すため、吸着剤と触媒の両方の働きが出来る。さらに、金属イオン交換ゼオライトは一般に弱く、高温になりすぎると構造が壊れやすい欠点があるが、正温度特性体であれば、高温に温度が上がりすぎることが無いため、構造が壊れることが少なくなる。
【００３１】
また、本発明の請求項１１記載の発明は、金属イオン交換ゼオライトを作成するためにゼオライトをマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの金属イオン水溶液に混合してこれを攪拌し、ゼオライト中の交換性カチオンと前記マンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの金属イオンとイオン交換を行った後、乾燥して金属イオン交換ゼオライトを得る方法を用いルものであり、得られた金属イオン交換ゼオライトを正温度特性体表面に担持した通気構造体とする製造方法で得られる空気浄化フィルタである。ゼオライト中の交換性カチオンとマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンなどの二価金属イオンと交換する場合、高濃度の二価金属イオン溶液にゼオライトをいれて長時間攪拌することで交換することができる。分散液を長時間攪拌することで簡単に触媒機能を有する金属イオン交換ゼオライトを得ることが出来る。
【００３２】
さらに本発明の請求項１２記載の発明は、前述の金属イオン交換ゼオライトを作成した分散溶液を正温度特性体に塗布すること得られる空気浄化フィルタであり、正温度特性体表面に簡単に触媒作用を有する金属イオン交換ゼオライトを担持することが出来、製造コストが低減できるものである。
【００３３】
また、本発明の請求項１３記載の発明は、正温度特性体を備える通気構造体とその通気後方に吸着剤と触媒を備える通気構造体とを、通気方向に対して、通気の向きが同じになるように重ね合わせて構成する空気浄化フィルタであり、正温度特性体に担持しにくい触媒、吸着剤などに対して、必ずしも接触させずとも通気後方に触媒、吸着剤の通気体を配することで触媒を温めることができるものである。正温度特性体を通気することで温風が作られ、通気方向が重ねあわされることで、触媒も温風で温められるためである。
【００３４】
また、本発明の請求項１４記載の発明は、前述の空気浄化フィルタの通風路中に通気用の送風機を備えた空気浄化装置であり、前述の空気浄化フィルタを備え、室内中の空気を吸い取り、脱臭、浄化して清浄空気を供給できる空気浄化装置と出来る。
【００３５】
また、本発明の請求項１５記載の発明は、前述の空気浄化装置の正温度特性体への通電の入り切りの切り替えもしくは正温度特性体への通電の入力電圧および電流を変化させることによって、通電の場合の温度によって触媒を活性させるモードと非通電の場合の通気のみ行うモードもしくは空気浄化フィルタが吸着剤を有する場合は吸着剤に吸着させるモードとを切り替える制御を備えたものであり、非通電の場合は室内のガスを吸着し、通電の場合はガスを分解するというモードを設けることができる。
【００３６】
常時通電しないことで消費電力をおさえ、入り切りによって吸着剤が飽和しない程度に触媒によって随時分解することで、脱臭性能を維持することが出来る。
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
（実施の形態１）
図１に示すように、正温度特性体１としてチタン酸バリウムに添加物を加えたセラミックＰＴＣや低融点ポリマーにカーボン、ニッケルなどの導電性材料を混合分散させたポリマーＰＴＣなどと、触媒２として、二酸化マンガンや、マンガンと銅とコバルトと銀などで構成される複数金属の酸化物や、金や白金、金や白金の合金などの熱触媒活性を有する材料とを混合し、その他シリコンポリマーや導電性ポリマーなどの接着剤３とを混合し、押し出し成型によって、通気孔のあいたハニカム構造体を作成し、空気浄化フィルタ４とする。なお、接着剤３として、正温度特性体１に対して均一に電流が流れるようにカーボン樹脂など導電性を有する材料が望ましい。
【００３９】
なお、触媒２は、２５０℃以下で熱触媒活性を示すものが望ましく、ボールミルなどの手法で微細化が簡易に行うことができ、かつ安価である二酸化マンガンが望ましい。
【００４０】
フィルタに通気を行い、ガスと触媒２を接触させる。また、正温度特性体１に通電し、発熱させる。それによって触媒２が温められて活性化し、通気中のガスを分解することが出来、通気の脱臭ができる。
【００４１】
（実施の形態２）
図２に示すように、実施の形態１で示した正温度特性体１と触媒２とゼオライトや活性炭などのガス吸着特性を有する吸着剤５と接着剤３とを混合し、押し出し成型によって通気孔のあいたハニカム構造体を作成し、空気浄化フィルタ６とする。
【００４２】
フィルタに通気を行い、ガスと吸着剤５を接触させる。吸着剤５にガスは吸着される。また、触媒２に接触させる。また、正温度特性体１に通電し、発熱させる。熱によって吸着剤５中に濃縮されたガスは脱離し高濃度のガスとなる。また、熱によって触媒２が温められて活性化する。前記の高濃度のガスが、触媒２と反応し分解する。高濃度のガスのほうが触媒２の分解反応が効率よく進むため、効率よく、脱臭が出来る。
【００４３】
（実施の形態３）
触媒として二酸化マンガン７を水中で分散し、湿式ボールミル等の微細化手段によって二酸化マンガン７をスラリー化する。前記二酸化マンガンスラリーに微細化した二酸化マンガン７の１０倍から１００倍の大きさの粒子径を持つゼオライト８を混合し、分散させる。ゼオライト８への二酸化マンガン７の担持の際、バインダによってゼオライト８と二酸化マンガン７を接着担持する場合には、バインダがゼオライト８の吸着表面および二酸化マンガン７の活性表面を覆って、ガスとの接触を断ってしまうことが起こり、ガスの吸着や分解が起こりにくくなるために、脱臭性能が低下する。しかし、ゼオライト８の平均粒子径が二酸化マンガン７の平均粒子径の１０倍から１００倍以下であれば、ゼオライト８に対して二酸化マンガン７が、バインダが無くとも静電力で付着することが出来る大きさである。そのため、バインダによってゼオライト８の表面が覆われることが無いため、ゼオライト８の性能をそのまま発揮できる。
【００４４】
前記二酸化マンガン７とゼオライト８の混合スラリーをろ過し、乾燥して二酸化マンガン担持ゼオライト９を得る。
【００４５】
また、アルミなどの導電性金属１０を、波型に加工し、電通及び通気孔の大きさが均一になるように積層し、前記正温度特性体１を、カーボンポリマーなどの導電材料１１を接着剤として前記導電性金属の表面に塗布し、ＰＴＣヒータ１２を作成する。
【００４６】
図３に示すように、ＰＴＣヒータ１２表面上に前記二酸化マンガン担持ゼオライト９を接着剤１３を用いて接着し、空気浄化フィルタ１４を得る。
【００４７】
前記、空気浄化フィルタ１４に通気を行い、ゼオライト８に通気中のガスを吸着させる。また、ＰＴＣヒータ１２に通電し、正温度特性体１を発熱させる。熱によってゼオライト８中に濃縮されたガスは脱離し高濃度のガスとなる。また、熱によって二酸化マンガン７が温められて活性化する。前記の高濃度のガスが、二酸化マンガン７と反応し分解する。高濃度のガスのほうが二酸化マンガン７の分解反応が効率よく進むため、効率よく、脱臭が出来る。
【００４８】
（実施の形態４）
吸着剤としてゼオライトを、マンガンイオンとコバルトイオンとをマンガンとコバルトの存在率が２：１となるマンガンコバルト水溶液に分散し、常温で２４時間以上攪拌し、マンガンコバルトイオン交換ゼオライトスラリーを作成する。ゼオライトの交換イオンの総数に対してマンガンイオンとコバルトイオンの総数が１／２から１０倍以下となるように、ゼオライトの量とマンガンコバルト水溶液の濃度を決定するのが望ましい。マンガンとコバルトは２価のイオンであるため、１価のゼオライトの交換イオンと１００％交換するとイオンの個数としては１／２量が必要になる。また、多すぎる場合、触媒効果が低い上に材料比がかかるため１０倍程度でよい。
【００４９】
なお、マンガンとコバルト以外に、銅や亜鉛イオン、もしくはどれか単独であっても良い。
【００５０】
えられたマンガンコバルトイオン交換ゼオライトスラリーをろ過し、余剰のマンガンイオン、コバルトイオンと、交換したゼオライト中のカチオンを、蒸留水にて洗浄したのち、乾燥し、マンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５を得る。
【００５１】
図４に示すように、これを実施の形態３で示したＰＴＣヒータ１２表面上に同様に接着し、空気浄化フィルタ１６を得る。
【００５２】
前記、空気浄化フィルタ１６に通気を行い、マンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５に通気中のガスを吸着させる。また、ＰＴＣヒータ１２に通電し、正温度特性体１を発熱させる。熱によってマンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５が温められて活性化する。そしてマンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５中に吸着したガスを分解することが出来る。
【００５３】
（実施の形態５）
実施の形態４で作成したマンガンコバルトイオン交換ゼオライトスラリーに接着成分を加え、実施の形態３で示したＰＴＣヒータ１２表面に塗布して、マンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５を接着して、空気浄化フィルタを得る（図示せず）。
【００５４】
前記、空気清浄フィルタに通気を行い、マンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５に通気中のガスを吸着させる。また、ＰＴＣヒータ１２に通電し、正温度特性体１を発熱させる。熱によってマンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５が温められて活性化する。そしてマンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５中に吸着したガスを分解することが出来る。
【００５５】
（実施の形態６）
セラミックシートを波型と平型に加工したシートを交互に積層して作成したコルゲートハニカム構造体の表面及びセラミック内部に実施の形態３で示した前記二酸化マンガン担持ゼオライト９を担持して、触媒担持吸着剤ハニカム１７を得る。
【００５６】
図５に示すように、実施の形態３で示したＰＴＣヒータ１２と前記触媒担持吸着剤ハニカム１７を、通気方向を合わせ、ＰＴＣヒータ１２が通気上方となるように接着し、空気浄化フィルタ１８を得る。
【００５７】
前記、空気浄化フィルタ１８に通気を行い、通気の後段にある触媒担持吸着剤ハニカムの吸着剤にガスを吸着させる。また、ＰＴＣヒータ１２に通電し、正温度特性体１を発熱させる。通気空気が温められ、通気後段にある触媒担持吸着剤ハニカムが温められる。熱によってゼオライト８中に濃縮されたガスは脱離し高濃度のガスとなる。熱によってゼオライト８中に濃縮されたガスは脱離し高濃度のガスとなる。また、熱によって二酸化マンガン７が温められて活性化する。前記の高濃度のガスが、二酸化マンガン７と反応し分解する。高濃度のガスのほうが二酸化マンガン７の分解反応が効率よく進むため、効率よく、脱臭が出来る。
【００５８】
なお、前記の触媒担持吸着剤ハニカム１７は、二酸化マンガン担持ゼオライト９だけでなく、実施の形態１で示した触媒もしくは実施の形態２で示した吸着剤と触媒、もしくは実施の形態４で示したマンガンコバルトイオン交換ゼオライト１５を担持した触媒担持吸着剤ハニカムであってもよい。
【００５９】
（実施の形態７）
実施の形態１から６のいずれかに示した空気浄化フィルタ１９を、図６に示すように、筐体２０中に備え、ファンなどの送風手段２１を備えた空気浄化装置２２とする。なお、空気浄化フィルタは、正温度特性体１に通電するために、電源装置２３を備え、制御装置２４によって、前記空気浄化フィルタ１９に対して、正温度特性体１への通電を入切できる制御装置を備えることによって、非通電の場合は室内のガスを吸着し、通電の場合はガスを分解するというモードを設けることができるようになり、常時通電しないことで消費電力をおさえ、入り切りによって吸着剤が飽和しない程度に触媒によって随時分解することで、脱臭性能を維持することが出来るため望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
ＰＴＣとして知られる正温度特性体と吸着剤、熱分解特性をもつ触媒とを混合した空気浄化フィルタによって、メンテナンス性がよく、過剰加熱による触媒の劣化のない空気浄化フィルタと、前記空気浄化フィルタを搭載した空気浄化装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態１の空気浄化フィルタの概略図
【図２】本発明の実施の形態２の空気浄化フィルタの概略図
【図３】本発明の実施の形態３の空気浄化フィルタの概略図
【図４】本発明の実施の形態４の空気浄化フィルタの概略図
【図５】本発明の実施の形態６の空気浄化フィルタの概略図
【図６】本発明の実施の形態７の空気浄化装置の概略図
【符号の説明】
【００６２】
１ 正温度特性体
２ 触媒
３ 接着剤
４ 空気浄化フィルタ
５ 吸着剤
６ 空気浄化フィルタ
７ 二酸化マンガン
８ ゼオライト
９ 二酸化マンガン担持ゼオライト
１０ 導電性金属
１１ 導電材料
１２ ＰＴＣヒータ
１３ 接着剤
１４ 空気浄化フィルタ
１５ マンガンコバルトイオン交換ゼオライト
１６ 空気浄化フィルタ
１７ 触媒担持吸着剤ハニカム
１８ 空気浄化フィルタ
１９ 空気浄化フィルタ
２０ 筐体
２１ 送風手段
２２ 空気浄化装置
２３ 電源装置
２４ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正温度特性体表面に触媒を担持した通気構造体であることを特徴とする空気浄化フィルタ。
【請求項２】
正温度特性体表面に触媒と吸着剤を担持した通気構造体であることを特徴とする請求項１に記載の空気浄化フィルタ。
【請求項３】
吸着剤表面に触媒を担持したことを特徴とする請求項２に記載の空気浄化フィルタ。
【請求項４】
吸着剤の平均粒子径が触媒の平均粒子径の１０倍以上１００倍以下であることを特徴とする請求項２もしくは３のいずれかに記載の空気浄化フィルタ。
【請求項５】
担持を接着剤を用いて接着し、その接着剤が導電性物質であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気浄化フィルタ。
【請求項６】
吸着剤がゼオライトであることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の空気浄化フィルタ。
【請求項７】
吸着剤が活性炭であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の空気浄化フィルタ。
【請求項８】
触媒が二酸化マンガンであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の空気浄化フィルタ。
【請求項９】
吸着剤と触媒の混合した水分散液であるスラリーを作成し、前記スラリーを乾燥して吸着剤表面に触媒を担持した触媒担持吸着剤を作成し、正温度特性体の表面に前記触媒担持吸着剤を担持する製造方法によって作成したことを特徴とする請求項２乃至８のいずれかに記載の空気浄化フィルタ。
【請求項１０】
ゼオライトの結晶構造中にマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なともいずれかひとつの金属イオンを取り込んだ金属イオン交換ゼオライトを正温度特性体表面に担持した通気構造体であることを特徴とする請求項１に記載の空気浄化フィルタ。
【請求項１１】
ゼオライトとマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの金属イオンとを混合して、分散した水溶液を攪拌し、ゼオライト結晶構造中に存在する交換性カチオンと前記マンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの前記金属イオンとをイオン交換を行った後、乾燥して前記ゼオライト結晶構造中に前記金属イオンを取り込んだ金属イオン交換ゼオライトを作成する製造方法によって作成したことを特徴とする請求項１０に記載の空気浄化フィルタ。
【請求項１２】
ゼオライトとマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの金属イオンとを混合して、分散した水溶液と導電ポリマーとの混合分散溶液で、ゼオライト結晶構造中に存在する交換性カチオンと前記マンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの前記金属イオンとをイオン交換を行った後、上記溶液を正温度特性体上に塗布する製造方法によって作成したことを特徴とする請求項１０に記載の空気浄化フィルタ。
【請求項１３】
少なくとも正温度特性体を備える通気構造体とその通気方向後方に吸着剤と触媒を備える通気構造体とが、通気方向に対して通気の向きが同じに重なっている構成であることを特徴とする空気浄化フィルタ。
【請求項１４】
通風路と通気用送風機を備え、前記通風路中に請求項１乃至１３のいずれかに記載の空気浄化フィルタを備えることを特徴とする空気浄化装置。
【請求項１５】
正温度特性体への通電の入り切りの切り替えもしくは、前記正温度特性体への通電の入力電圧および電流を変化させることによって、温度によって触媒を活性させるモードと通気のみ行うモードもしくは空気浄化フィルタが吸着剤を有する場合は吸着剤に吸着させるモードとを切り替える制御であることを特徴とする請求項１４記載の空気浄化装置。
【請求項１】
正温度特性体表面に触媒を担持した通気構造体であることを特徴とする空気浄化フィルタ。
【請求項２】
正温度特性体表面に触媒と吸着剤を担持した通気構造体であることを特徴とする請求項１に記載の空気浄化フィルタ。
【請求項３】
吸着剤表面に触媒を担持したことを特徴とする請求項２に記載の空気浄化フィルタ。
【請求項４】
吸着剤の平均粒子径が触媒の平均粒子径の１０倍以上１００倍以下であることを特徴とする請求項２もしくは３のいずれかに記載の空気浄化フィルタ。
【請求項５】
担持を接着剤を用いて接着し、その接着剤が導電性物質であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気浄化フィルタ。
【請求項６】
吸着剤がゼオライトであることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の空気浄化フィルタ。
【請求項７】
吸着剤が活性炭であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の空気浄化フィルタ。
【請求項８】
触媒が二酸化マンガンであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の空気浄化フィルタ。
【請求項９】
吸着剤と触媒の混合した水分散液であるスラリーを作成し、前記スラリーを乾燥して吸着剤表面に触媒を担持した触媒担持吸着剤を作成し、正温度特性体の表面に前記触媒担持吸着剤を担持する製造方法によって作成したことを特徴とする請求項２乃至８のいずれかに記載の空気浄化フィルタ。
【請求項１０】
ゼオライトの結晶構造中にマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なともいずれかひとつの金属イオンを取り込んだ金属イオン交換ゼオライトを正温度特性体表面に担持した通気構造体であることを特徴とする請求項１に記載の空気浄化フィルタ。
【請求項１１】
ゼオライトとマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの金属イオンとを混合して、分散した水溶液を攪拌し、ゼオライト結晶構造中に存在する交換性カチオンと前記マンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの前記金属イオンとをイオン交換を行った後、乾燥して前記ゼオライト結晶構造中に前記金属イオンを取り込んだ金属イオン交換ゼオライトを作成する製造方法によって作成したことを特徴とする請求項１０に記載の空気浄化フィルタ。
【請求項１２】
ゼオライトとマンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの金属イオンとを混合して、分散した水溶液と導電ポリマーとの混合分散溶液で、ゼオライト結晶構造中に存在する交換性カチオンと前記マンガンイオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオンのうち少なくともいずれかひとつの前記金属イオンとをイオン交換を行った後、上記溶液を正温度特性体上に塗布する製造方法によって作成したことを特徴とする請求項１０に記載の空気浄化フィルタ。
【請求項１３】
少なくとも正温度特性体を備える通気構造体とその通気方向後方に吸着剤と触媒を備える通気構造体とが、通気方向に対して通気の向きが同じに重なっている構成であることを特徴とする空気浄化フィルタ。
【請求項１４】
通風路と通気用送風機を備え、前記通風路中に請求項１乃至１３のいずれかに記載の空気浄化フィルタを備えることを特徴とする空気浄化装置。
【請求項１５】
正温度特性体への通電の入り切りの切り替えもしくは、前記正温度特性体への通電の入力電圧および電流を変化させることによって、温度によって触媒を活性させるモードと通気のみ行うモードもしくは空気浄化フィルタが吸着剤を有する場合は吸着剤に吸着させるモードとを切り替える制御であることを特徴とする請求項１４記載の空気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−６９４２６（Ｐ２０１０−６９４２６Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４０４９７（Ｐ２００８−２４０４９７）
【出願日】平成２０年９月１９日（２００８．９．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１９日（２００８．９．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]