WO1996008303A1

WO1996008303A1 - Filtre desodorisant

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Publication number: WO1996008303A1
Application number: PCT/JP1995/001800
Authority: WO
Inventors: Satoru Kadowaki; Ikuo Taguchi; Kunio Okamoto
Original assignee: Nippondenso Co., Ltd.
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1995-09-11
Publication date: 1996-03-21
Also published as: GB9610033D0; GB2299034A; DE19581244T1; JP3728753B2

Description

明細書脱臭フィルター技術分野

本発明は，悪臭ガスの脱臭に用いる脱臭フィルターに関するもので、例えば自動車の車室のような居住空間に導入される空気中の悪臭成分を吸着、除去する脱臭フィルターとして好適なものである。背景技術

近年、居住空間での快適志向が高まり、様々な所で悪臭成分を除去するための脱臭フィルターが使用されている。従来の脱臭フィルターとしては、例えば特開昭 6 1 - 1 3 8 5 1 1号公報に示された方法で得られる、三次元網目構造のウレタンフォームに活性炭を担持させたものがある。その他、ハニカム状、プリーツ状（ひだ折り状）等、種々の形状を有する脱臭フィルターがある。

これらの脱臭フィルターにおいては、その形状、構造及び担持された吸着剤の種類等によって、その圧力損失、寿命、脱臭性能、コスト等の特長が異なる。そのため、使用環境に応じてそれぞれ脱臭フィルターが使い分けられている。

しかしながら、上記従来の脱臭フィルターにおいては、次の問題がある。即ち、脱臭フィルタ一は、一般的に、脱臭性能が高ければ圧力損失も高く、圧力損失が低ければ脱臭性能も低いという関係にある。そのため、例えば上記特開昭 6 1 - 1 3 8 5 1 1号公報に示された、ウレタンフォームに活性炭を担持させた脱臭フィルタ一は、コスト、寿命、脱臭性能の点では優れているが、圧力損失が高いため、使用可能な環境が限られてしまう。また、特開昭 6 2 - 2 1 0 0 3 0号公報には、脱臭フィルターのフィルター本体に、その表裏両面を通気方向に貫通する小孔を多数設けて、圧力損失の上昇を抑制するようにしたものが提案されている。しかし、この従来技術では、上記小孔を通過する空気とフィルタ一本体の吸着剤との接触がどうしても不十分となり、脱臭効果の低下を招くという問題が生じる。本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、高い脱臭性能を有し、かつ低圧力損失の脱臭フィルターを提供することを目的とするするものである。

また、本発明は、かかる脱臭フィルターを簡単に、低コストで製造できるようにすることを他の目的とする。発明の開示

本発明は、上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。すなわち、本発明では、第一に、気体中の悪臭成分を吸着する吸着剤が担持された多孔質材料を用いて構成される脱臭フィルターにおいて、前記多孔質材料として平板状に形成された柔軟性のある多孔質材料を用い、

この多孔質材料の表裏両面に、その厚み方向から厚みの途中までスリットを交互に形成し、

この多孔質材料をその平面方向に引き延ばすことにより、前記スリットの底部が山部となるプリーツ形状に形成することを特徴としている。上気多孔質材料は、微小孔よりなるセルを多数有する多孔質であり、セル間をガスが連通できるように、セル膜を除去する連通処理が施されている。即ち、上記多孔質材料は、ガスが通過することができる構造を有している。

このような多孔質材料としては、ウレタンフォームのような発泡プラスチックが好適である。また、上記吸着剤としては、粉末活性炭、活性炭素繊維、シリカゲル、ゼォライト、水酸化アルミニウム、前記の吸着剤を添着剤で処理した添着吸着剤等を使用できる。

本発明の第一の特徴によれば、吸着剤を担持した多孔質材料をプリーツ形状に形成することにより、平板形状のものに比して、 »材面積が大幅に増加するので、爐材を通過する気体の流速が低下して、圧力損失が大幅に低下する。

従って、多孔質材料をプリーツ形状に形成することにより、目標圧力損失の達成に十分な余裕が生じるので、吸着剤担持量も増加することができ、その結果、この吸着剤担持量の増加と、滤材を通過する気体の流速の低下とが相まって、脱臭性能を著しく向上できる。

さらに、柔軟性に富んだ多孔質材料の加工性がよいことに注目して、多孔質材料にスリットを入れ、これを引き延ばしてプリーツ状にするという簡単な操作で、高性能で、低圧損の脱臭フィルタ一を容易に得ることができ、フィルター製造コス卜の低減の面においても極めて有利である。

本発明の第一の特徴に基づくフィルター圧力損失の低減と、脱臭性能の向上とを両立させるためには、以下のような具体的形態で実施するのが好ましい。

前記プリーツ形状の山部間の幅であるプリーツピッチは、 3〜20mm の範囲が好ましく、その中でも特に、 1 0〜 1 5 mmの範囲がより一層好適である。

また、前記プリーツ形状の多孔質材料の厚みは、 2〜 1 0mmの範囲が妤ましく、その中でも特に、 3〜8 mmの範囲がより一層好適である。また、前記プリーツ形状の多孔質材料に担持される前記吸着材の担体容積当たりの担持量は、 0. 03 gZc c〜0. 40 gZc cの範囲が好ましく、その中でも特に、 0. 1 0 g//c c〜0. 20 gZc cの範囲がより一層好適である。また、前記プリーツ形状の多孔質材料に形成されるセルの数は、長さ 1インチ当たり 6〜20個の範囲が好ましい。

第二に、本発明では、脱臭機能を有する多孔質材料を用いてなる脱臭フィルターにおいて、前記多孔質材料は平板状であり、この平板状の多孔質材料のうち、気体流れの上流側に、多数の凹所が設けられており、

この多数の凹所により部分的に低圧損部を形成したことを特徵としている。

上記低圧損部は、脱臭フィルタにおける気体通過時の圧力損失を部分的に低くするものであって、気体流れの上流側に非貫通の形態で形成される凹形状のものである。

この凹所からなる低圧損部は、多孔質材料の気体上流側において波形凹状に形成した凹所によって形成することもできる。

上記多孔質材料は、多孔質基材と該多孔質基材に担持した吸着剤よりなることが好ましい。これにより、種々ある多孔質材料と吸着剤を自由に組み合わせることができる。

上記多孔質基材は、平板状であるため、発泡プラスチック以外に、多孔質ガラス、多孔質構造の結合体等を使用することもできる。

本発明の第二の特徴による脱臭フィルターにおいては、平板状の多孔質材料に、凹所からなる低圧損部を設けているため、この低圧損部を通過する気体は、圧力損失をあまり受けることなく脱臭フィルタ一を通過することができる。それ故、フィルター全体の圧力損失も低くすることができる _c しかも、上記低圧損部は、気体流れの上流側に非貫通の形態で凹形状に形成されているから、低圧損部においても、悪臭成分を含む気体が必ず、吸着剤担持部分を通過することになり、悪臭成分が脱臭フィルタ一を素通りしてしまうことはないので、脱臭性能も十分確保できる。

したがって、本発明によれば、高い脱臭性能を有し、かつ低圧力損失の脱臭フィルターを提供することができる。

また、上記低圧損部では、凹所の幅、深さ等の具体的形態を調整することによって、圧力損失低減効果を容易に変化させることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施形態 1にかかる脱臭フィルターの多孔質材料の斜視図である。図 2は、図 1の多孔質材料における多孔質基材の部分拡大断面図である。図 3 ( a ) は実施形態 1における多孔質材料にスリットを入れた状態を示す端面図で、図 3 ( b ) はスリット付き多孔質材料をプリ一ッ状に延ばした状態を示す端面図である。図 4は、図 3のスリット付き多孔質材料を吸着剤スラリーに浸潰した状態を示す説明図である。図 5は、実施形態 1にかかる脱臭フィルターの外枠への組付状態を示す部分断面図である。図 6 ( a ) は実施形態 1にかかる脱臭フィルターの外枠への組付状態の他の例を示す部分断面図で、図 6 ( b ) はワンタッチクランパー単体の正面図である。図 7 ( a ) ( b ) は脱臭フィルターの外枠への組付状態のさらに他の例を示す部分断面図である。図 8は、脱臭フィルターの外枠への組付状態のさらに他の例を示す部分断面図である。図 9は、本発明の比較例としての平板状多孔質材料の厚みと圧力損失との関係を示すグラフである。図 1 0は、多孔質材料での流速と圧力損失との関係を示すグラフである。図 1 1は、実施形態 1における多孔質材料のプリーツ形状の具体的寸法例を示す説明図である。図 1 2は、実施形態 1と比較例におけるトルエンガス除去率を示すグラフである。図 1 3は、多孔質材料としてのウレタンフォーム素材の厚みと圧力損失との関係を示すグラフである。図 1 4は、プリーツ状ウレタンフォームのプリーツピッチおよび吸着材担持量と圧力損失との関係を示すグラフである。図 1 5は、プリーツ状ウレタンフォームの厚みおよび吸着材担持量と圧力損失との関係を示すグラフである。図 1 6は、プリーツ状ウレタンフォームのプリーツピッチおよび厚みと圧力損失との関係を示すグラフである。図 1 7は、プリーツ状ウレタンフォームのプリーツピッチおよび吸着材担持量と卜ルェン除去率との関係を示すグラフである。図 1 8は、プリーツ状ウレタンフォームのプリ一ッピッチおよび厚みとトルエン除去率との関係を示すグラフである。図 1 9は、プリーツ状ウレタンフォームの厚みおよび吸着材担持量とトルエン除去率との関係を示すグラフである。図 2 0は、本発明の実施形態 5にかかる脱臭フィルターの多孔質材料の部分拡大断面図である。図 2 1は、本発明の実施形態 5にかかる脱臭フィルタ一の多孔質材料の斜視図である。図 2 2は、本発明の比較例として平板状多孔質材料に貫通孔を設けた例の部分拡大断面図である。図 2 3は、本発明の実施形態 6にかかる脱臭フィルターの多孔質材料の部分拡大断面図である。図 2 4は、実施形態 7にかかる脱臭フィルターにおける多孔質基材の部分拡大断面図である。図 2 5 は、実施形態 8にかかる脱臭フィルターにおける多孔質基材の部分拡大断面図である。発明を実施するための最良の形態

(実施形態 1 )

図 1〜図 6は本発明の実施形態 1にかかる脱臭フィルターを示すもので、本例の脱臭フィルタ一 1 0は、図 1、図 2に示すように、脱臭機能を有する多孔質材料 2を用いて構成されており、この多孔質材料 2は、多孔質基材 2 0と、これにバインダを介して担持した吸着剤よりなる。

上記多孔質基材 2 0としては、図 2に示すごとく、骨格部 2 3と、この中に形成された微小孔よりなる多数のセル 2 5を有する発泡プラスチック、具体的にはゥレタンフォームを用いた。上記セル 2 5の数は、長さ 1インチ当たり 6〜 2 0個ならいずれでもよいが、本例ではセル 2 5の数が、 1 インチ当たり 1 3のもの（セル径 2 . 0 m m ) を用いた。多孔質基材 2 0には、前記各セル 2 5間の膜張りをなくすための連通処理を施して、各セル 2 5間を気体が通過できるようにしてある。

また、吸着剤は気体中の悪臭成分を吸着するもので、本例では、粒径 5 〜3 0 m、比表面積 1 2 0 0 m ² / gの粉末活性炭を用いた。そのため、気体（ガス）は、セル 2 5の間を通過し、その間に気体中の悪臭が多孔質基材 2 0に担持した吸着剤により吸着される。

ここで、吸着剤の比表面積は、 8 0 0〜 2 0 0 0 m ² Z gが好ましい。比表面積が 2 0 0 0 m ² を越えると、細孔容積が大きくなりすぎ、吸着剤自身の密度が低下して、担体に担持した時の担持密度が低くなりすぎるという問題がある。一方、比表面積が 8 0 O m ² 未満では、吸着性能が低すぎるという問題がある。

なお、多孔質材料 2の多孔質基材 2 0として用いる発泡プラスチックとしては、ポリエーテル型ポリウレタンフォーム、ポリエステル型ポリウレタンフォーム、ラバーフォーム、ビニールフォーム、ポリスチレンフォーム、アクリルフォーム、ポリアセタールフォーム、ナイロンフォーム等を使用できる。

次に、実施形態 1にかかる脱臭フィルターの製造方法を詳述する。まず、図 3に示すような平板状に形成した多孔質材料 2を用意する。図 3 は平板状多孔質材料 2の端面形状を示しており、図中 hはこの多孔質材料 2の素材厚みを示し、素材厚み hは例えば 2 O m mである。

次に、この多孔質材料 2の表裏両面に、その厚み h方向から厚み（板厚 ) の途中までスリット 2 a、 2 bを交互に形成する。このスリツト 2 a、 2 bの形成方法としては、金属カッターによる切断、レーザビームによる切断等の方法を用いることができる。ここで、スリット 2 a、 2 bの幅（間隔） tは、後述するフィルタ厚みとなる寸法であって、例えば 3 m mである。また、スリット 2 a、 2 bの深さ dは例えば 1 7 m mである。

次に、図 4に示すように吸着剤（具体的には前記粉末活性炭）を含む懸濁液である吸着剤スラリ一 Aの中に、上記スリット 2 a、 2 b付きの多孔質材料 2を浸潰して、この多孔質材料 2に吸着剤を担持する。ここで、 B は吸着剤スラリー Aを収容している容器である。

吸着剤スラリー Aを調合するに際しては、粉末活性炭 1 0 0部（重量部、以下同じ）に対して、スラリー乾燥後の活性炭結合剤（バインダー）としてのエチレンノ齚酸ビニル共重合体ェマルジョンは 5〜4 0部、水は 2 0 0〜5 0 0部が好ましい。

エチレンノ酢酸ビニル共重合体ェマルジヨン（ポリビニルアルコール）力、'、 5部未満の場合には、エチレンノ酢酸ビニル共重合体ェマルジヨン（ポリビニルアルコール）の乾燥強度が弱く、粉末活性炭が脱落するという問題があり、一方 4 0部を越える場合には、粉末活性炭の細孔被覆が多くなり、粉末活性炭の吸着能力を劣化させるという問題がある。

また、水が 2 0 0部未満の場合には、スラリー濃度が高すぎるため、含浸処理時に、ウレタンフォーム内部までスラリーが均一に浸入しないという問題があり、 5 0 0部を越える場合には、スラリー濃度が低すぎて、多孔質基材 2 0への粉末活性炭の担持量が少なくなるという問題がある。従って、本例においては、粉末活性炭 1 0 0部に対して、エチレン Z酢酸ビニル共重合体ェマルジョン（ポリビニルアルコール）を 3 5部、水を 4 0 0部として調合した。なお、上記結合剤（バインダー）としては、エチレンノ醉酸ビ二ル共重合体ェマルジヨンの他に、アクリルェマルジヨン、ポリビニルアルコール、ポリビニルァセタール、塩化ビニル、アクリルエチレン共重合体、ァクリル—スチレン共重合体、エーテルポリウレタン樹脂、エーテル一エステル系ポリウレタン榭脂、ポリエステル一ウレタン、ウレタン系レジン、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（N H , 塩、 N a塩 ) 、ホットメルトポリエステル、あるいは齚酸ビニルェマルジヨン等を使用でき、これらの結合剤（バインダー）はいずれも粉末活性炭を多孔質基材 2 0に結合（担持）する点において必要特性を満足するものであった。次いで、上記スラリー Aを含浸させた多孔質材料 2を、 2本のローラ間を通し、余分のスラリーを絞り出す。その後、 1 2 0 で 5時間乾燥させて、上記多孔質材料 2を得る。この多孔質材料 2において、乾燥後の吸着剤担持量（担体容積当たりの粉末活性炭担持量）は 0 . 0 3 g Z c c〜0 . 4 0 g Z c cの範囲が好ましい。この吸着剤担持量が 0 . 0 3 g Z c c 未満になると、悪臭成分の吸着性能が低下し、また吸着剤担持量が 0 . 4 0 g / c cを越えると、 Jfe臭フィルタ一の圧力損失が過度に上昇してしまうという問題がある。

次に、この吸着剤を担持した多孔質材料 2をその平面方向 C (図 3 ( a ) 参照、厚み方向 hと直角方向）に軽く引き延ばすことにより、図 3 ( b ) に示すように、前記スリット 2 a、 2 bの底部 2 cが山部 2 dとなるプリーツ形状を形成することができる。ここで、プリーツピッチ pはプリ一ッ形状の山部 2 d間の幅寸法をいう。

そして、素材厚み h、スリット幅 t、およびプリーツピッチ pを調整することにより、製品仕様スペース（スペックスペース）の範囲内において、後述の要求仕様に合致した圧力損失および脱臭性能を得ることができる。次に、図 5に示すように、この多孔質材料 2を、そのプリーツ形状を保持したままの状態で、フィルター外枠 2 e内に収納し固定する。このフィルター外枠 2 eは樹脂にて矩形状の枠形状（口の字形状）に成形され、この外枠 2 eの内壁面に、吸着剤を担持した多孔質材料 2のプリーツ方向（図 5左右方向）の端部 2 f 、および多孔質材料 2のプリーツ形状端面（図 5の紙面垂直方向の端面）を接着等の固着手段にて固定している。これにより、脱臭フィルタ一 1 0が完成する。この脱臭フィルタ一 1 0は、自動車用空調装置、自動車用空気清浄器等の通風路（通風ダクト）内に脱着可能に装着されて、図 5の矢印 D方向に、悪臭成分を含む気体（空気）が通風されるようになっている。

なお、プリーツ状の多孔質材料 2をフィルター外枠 2 eに固定する手段としては、上記図 5のごとき接着方式以外に、図 6に示すように、弾性を有する材料（樹脂、金属等）で成形されたワンタッチ式のクランパー 2 g を用い、このクランパー 2 gの弾性変形可能な取付脚片 2 hを多孔質材料 2の端部 2 f およびフィルター外枠 2 eの孔部に挿通し、このクランパー 2 gをフィルター外枠 2 eに係止することにより、多孔質材料 2の端部 2 f をフィルター外枠 2 eに固定するようにしてもよい。

また、図 7に示すように、フィルタ一外枠 2 eの内壁面に隣接して支持壁 2 iを一体成形するとともに、この支持壁 2 iにプリーツ状多孔質材料 2の端部 2 f の山部の内側をはめ込む。そして、この多孔質材料 2の端部 2 f の山部を抑えるための補助フレーム 2 jを設け、この補助フレーム 2 jの両端部 2 kをフィル夕一外枠 2 eに接着固定する構造としてもよい。さらに、図 8に示すように、フィルター外枠 2 eの内壁面に隣接して支持壁 2 iを一体成形するとともに、この支持壁 2 iの先端に係止爪 2 mを一体成形し、プリーツ状多孔質材料 2の端部 2 f をフィルター外枠 2 eと支持壁 2 i との間に挿入するとともに、端部 2 f を支持壁 2 i先端の係止爪 2 mに係止させることにより、多孔質材料 2の端部 2 f をフィルタ一外枠 2 eに固定するようにしてもよい。

次に、上記製造方法にて製作された本発明脱臭フィルターの作用効果について述べる。いま、製品仕様スペースとして、縦（2 0 0 m m ) x横（ 2 0 0 m m ) x厚さ（2 0 m m ) の大きさにおいて、許容圧力損失を、気体の流速 = 3 m/ sのとき、 6 5 P a以下に抑える場合について考えてみる。この要求仕様は、車両用空気清浄器として極めて妥当な水準のものである。

この要求仕様を、もし平板状の多孔質材料（フラッ卜なウレタンフォーム）で達成しょうとすると、図 9に示すような厚みとなる。すなわち、図 9は縦軸に圧力損失 P aをとり、横軸に多孔質材料（ウレタンフォーム）の厚みをとつたもので、吸着材担持量が 0. 065 gZc cの条件において、許容圧力損失≤ 65 P aという目標を達成するためには、セル数： 1 0の場合は厚み 8. 5 mm以下、セル数： 1 3の場合は厚み 6. 5 mm以下、セル数： 20の場合は厚み 3. 5 mm以下とする必要がある。

このように、平板状の多孔質材料を用いる場合は、圧力損失が障害となつて、板厚を製品仕様スペースの厚さ（20mm) より十分小さい値に設定しなければならない。その結果、製品仕様スペースを脱臭性能向上に十分活用できないことになり、脱臭性能の低下を招く。

これに対し、本発明では、吸着剤を担持した多孔質材料 2をプリーツ形状に形成することにより、濾材面積が大幅に増加するので、 »材を通過する気体の流速が低下して、圧力損失が大幅に低下する。

図 1 0は本発明による圧力損失低下の効果を示すもので、横軸は濂材を谭過する気体の流速であり、平板状の多孔質材料を用いる場合は、吸着剤担持量： 0. 065 gZc c、セル数： 1 3、厚み： 5. 0 mmの条件において、 ①の実線に示すように、滤材を通過する気体の流速と略比例関係を持って圧力損失が增加し、流速が 3m/ sのとき圧力損失が 50 P aとなる。

これに対し、本発明品では、吸着剤を担持した多孔質材料 2をプリーツ形状に形成して攄材面積を平板状に比して例えば 3倍に増加すると、攄材を通過する気体の流速が 1ノ 3、すなわち 1 mZsとなり、圧力損失が 1 O P aとなるので、目標圧力損失（65 P a) に対して十分な余裕が生じる。

このように、多孔質材料 2をプリーツ形状に形成することにより、目標圧力損失の達成に余裕が生じるので、吸着剤担持量も増加することができる。従って、この吸着剤担持量の増加と、據材を通過する気体の流速の低下とが相まって、脱臭性能を著しく向上できる。

本発明品における脱臭性能を実験データに基づいて定量的に説明すると、図 1 1は多孔質材料 2のプリーツ形状の条件例を示す。図 1 1の據材面積増加倍数は、平板状のものに対する増加倍数であり、空間率とウレタン率は、製品仕様スペース内における空間とウレタンフォームのそれぞれが占める比率である。

そして、脱臭性能実験には、代表例として、ウレタンフォーム厚み t ： 5 m m, プリーツピッチ P ： 1 0 m mのプリーツ形状のものを用いた。これに対し、比較品としては、セル数： 1 0、厚み t ： 8 . 5 m m、活性炭担持量： 0 . 0 6 g Z c cの平板状フォームを用い、圧力損失は目標レベルである 6 5 P aのものを用いた。

本発明品は、そのプリーツ形状を上記の通りとし、かつ比較品と圧力損失を合わせる条件として、セル数を 1 0にするとともに、活性炭担持量を 0 . 1 5 g Z c cまで増加させることができた。

次に、脱臭性能を評価するためのワンパスガス除去率測定結果について説明すると、測定ガスとして濃度 9 0 p p mのトルエンガスを用い、ガス流量： 1 5 0 m ³ で、測定ガスを上記本発明品および比較品に連続的に通過させ、そして、その通過後の測定ガス漠度をガスクロマトグラフ（株式会社日立製作所製造）を用いて経時的に測定した。

そして、その測定値より、以下の数式を用いてトルエンの除去率を求めトルエン除去率- (通過前のトルエン濃度一通過後のトルエン濃度） Z 通過後濃度 X 1 0 0 ( % )

その結果を、横軸にガス通過時間（分）、縦軸にトルエン除去率（％) をとつた図 1 2に示した。この図 1 2から理解されるように、本発明品のトルエン除去率は比較品に比べて大幅に向上できることを確認できた。このように、本発明では、与えられた製品仕様スペースを有効に活用して、低圧損要求を満足しつつ、脱臭性能の向上を図ることができる。

また、本実施形態の製造方法では、ウレタンフォームの持つ特徴、すなわち、加工性がよいこと、柔軟性があること、三次元網目構造で、吸着剤担持に都合がよいため、ガスとの衝突効率が良く脱臭性能に優れていること等をうまく活用して、ウレタンフォームにスリットを入れ、これを引き延ばしてプリーツ状にするという簡単な操作で、高性能で、低圧損の脱臭フィルタ一を容易に得ることができる。

次に、本発明の特徴とする多孔質材料 2のプリーツ形状の好ましい数値範囲について説明する。まず、図 1 3はウレタンフォーム素材の圧損と素材厚みの関係を、セル数をパラメータとして表しているもので、素材厚みの実用的領域（厚み tく 1 Omm) では、セル数 8、 1 0、 1 3は同程度の圧損を示すため、いずれのセル数を用いてもよいことがわかる。なお、. 図 1 3の実験条件は、ウレタンフォーム素材を通過する気体の流速が 3m / sである。

次に、図 14はプリーツピッチ pおよび吸着材担持量と圧損との関係を示すもので、図 14の実験条件は厚み（スリッ卜幅） t = 5mm、セル数 - 1 0個に固定しており、気体の流速は 3mZsである。

図 14において、目標圧損 65 P aを満足するプリーツピッチ pと吸着材担持量の適正範囲は、 p = 1 0〜 1 5 mm、吸着材担持量- 0. 1 5 g /c c以下であることがわかる。

次に、図 1 5はプリーツ形状の厚み tおよび吸着材担持量と圧損との関係を示すもので、図 1 5の実験条件はプリーツピッチ p = 1 0mm、セル数 = 1 0個に固定しており、気体の流速は 3 mZsである。

図 1 5において、目標圧損（65 P a以下）を満足するためには、厚み t = 5mm以下、吸着材担持量 = 0. 1 5 g/c c以下とすることが適正範囲であることがわかる。

次に、図 16はプリーツ形状の厚み tおよびプリーツピッチ pと圧損との関係を示すもので、図 1 6の実験条件はセル数- 1 0個、吸着材担持量 = 0. 1 5 g/c cに固定しており、気体の流速は 3 m " sである。図 1 6において、目標圧損（65 P a以下）を満足するためには、厚み t = 5 mm以下、プリーツピッチ p == 1 0〜 1 5 mmとすることが適正範囲であることがわかる。

なお、上記図 1 4〜 1 6の実験データでは、目標圧損を 6 5 P a以下に設定した場合について説明したが、この目標圧損が変化した場合には、これに伴って上記厚み（スリット幅） t、プリーツピッチ p、および吸着材担持量の適正範囲が変化することはもちろんであり、そしてこの適正範囲の変化に応じて脱臭性能も変化するものである。

次に、上記したプリ一ッ形状および吸着材担持量の変化による脱臭性能の変化を図 1 7〜1 9により説明すると、図 1 7はプリーツ状多孔質材料 (ウレタンフォーム） 2の、通過時間 1 5分後におけるワンパス除去率を示すもので、プリーツピッチ pと吸着材担持量によるトルエン除去性能の変化を示している。実験条件は、厚み t = 5 m m , セル数- 1 0個、気体の流速は 1 m Z sである。

図 1 8はプリーツピッチ pと厚み tによるトルエン除去性能の変化を示している。実験条件は、吸着材担持量- 0 . 1 5 g Z c c、セル数- 1 0 個、気体の流速は 1 m Z sである。

図 1 9は吸着材担持量と厚み tによるトルェン除去性能の変化を示してる。実験条件は、プリーツピッチ p = 1 0 m m , セル数- 1 0個、気体の流速は 1 sである。

本発明によるプリーツ状の脱臭フィル夕の好ましい形態を、具体的数値範囲によりまとめてみると、以下の通りである。

( 1 ) 1インチ当たりのセル数は 6〜2 0個の範囲が好ましい。つまり、セル数の上限は、図 1 3に示すように圧損の上昇を抑えるために、 2 0個以下とすることが好ましい。また、セル数の下限は、 6個未満になると、ゥレタンフォーム素材の外表面が小さすぎて、脱臭性能の低下を招くので問題である。

( 2 ) プリーツピッチ pは 3〜2 0 m mの範囲が好ましい。つまり、プリーッピッチ pの上限は、図 1 4、 1 6に示す圧損の上昇の抑制、および図

1 7、 1 8に示す脱臭性能の観点から 2 0 m m以下とすることが好ましい。また、プリーツピッチ pの下限は、図 1 4、 1 6に示す圧損の上昇を抑制するため、実用上、 3mm以上とすることが好ましい。

より好ましくは、前述の図 14、 1 6の実験結果からプリーツピッチ p を 1 0〜1 5 mmの範囲とするのがよい。

(3) 厚み tは 2〜1 0 mmの範囲が好ましい。つまり、厚み tの上限は、図 1 3に示すように圧損の上昇を抑制するため、実用上、 1 0 mm以下とすることが好ましい。厚み tの下限は、図 1 9に示すトルエン除去性能の実験結果から、実用上、 2mm以上とすることが好ましい。

より好ましくは、前述の図 1 5の実験結果から厚み tを 8mm以内とするのがよい。また、厚み tの下限は、図 1 8、 1 9に示すトルエン除去性能を確保するために、 3mm以上とすることが好ましい。

(4 ) 担体容積当たりの吸着材担持量は、 0. 03 gZc c〜0. 40 g ノ c cの範囲で実用可能であるが、その範囲の中でも特に、 0. 1 0 g/ c c〜0. 20 g/c cの範囲が好ましい。つまり、吸着材担持量の上限は、圧損の上昇の抑制のため、実用上、 0. 40 gZc c以下とすることが好ましい。より好ましくは、前述の図 14、 1 5の実験結果から吸着材担持量の上限は、 0. 20 gZc c以下とするのがよい。

また、吸着材担持量の下限は、脱臭性能を確保するために、実用上、 0 . 03 g/c c以上とすることが好ましい。より好ましくは、前述の図 1 7、 1 9の実験結果から吸着材担持量の下限は、 0. l O gZc c以上とするのがよい。

(実施形態 2)

実施形態 1において、吸着剤として用いた活性炭は、添着剤を添加させてない無添着ノーマル活性炭であつたが、実施形態 2では、この無添着ノ一マル活性炭の代わりに、添着剤を添加させた添着活性炭を用い、この添着活性炭を多孔質部材 2に担持させ、しかるのち、実施形態 1と同様な方法にて多孔質部材 2をプリーツ形状に形成するようにしたものである。上記添着剤のうち、酸性ガス適応型添着剤としては、 3—アミノブロピルトリハイドロシラン、 7—ァミノプロピルトリエトキシシラン、ァーグリシドキシプロビルトリメトキシシラン、 N— （ァミノェチル）一一アミノプロビルトリメトキシシラン、ジメチル卜リメチルーシリルアミン、 N— （yS—ァミノェチル）一ァ一ァミノプロピル一トリメトキシシラン等の有機ゲイ素化合物、

あるいはリン酸ァニリン、塩酸ァニリン等のァニリン化合物、

あるいはピリジン、卜ルイジン、ベンゼナミンク口ライト、アントラニル酸等のいずれかを用いた。

また、塩基性ガス適応型添着剤としては、 L一酒石酸、サリチル酸、ピコリン酸、安息香酸、フタル酸、 L—グルタミン酸、コハク酸、マレイン酸、クェン酸、グルコン酸、リンゴ酸、フマル酸、グルタル酸、ィタコン酸、ピメリン酸、アジピン酸、グリセリン酸、没食酸のいずれかを用いた。さらに、その他にも、コバノレト、銅、マンガン、クロム、鉄、ニッケル、チタン等の金属塩化合物を添着剤として使用できる。

その他は、実施形態 1 と同様にして脱臭フィルタ一を作製した。本例によれば、酸性ガス適応型添着剤を用いたものは、硫化水素、ァセトアルデヒド等の臭気ガスの脱臭性能が著しく向上した。また、塩基性ガス適応型の添着剤を用いたものは、アンモニア等の臭気ガスの脱臭性能が著しく向上した。その他、実施例 1 と同様の効果を得ることができる。

(実施形態 3 )

実施形態 1で用いた粉末状活性炭の代わりに、活性炭素繊維、シリカゲル、ゼォライト、水酸化アルミ二ユウム、セピオライ卜等を吸着剤として使用するようにしたものである。

なお、上記活性炭素繊維は長繊維であるため、そのままでは、多孔質材料 2の内部まで均一に入らないので、粉砕した粉末状のものを用いることが好ましい。本例によれば、活性炭素繊維は、粉末活性炭より微細孔が多いため、その分、実施形態 1で示したトルエン除去率が約 2 0 %程向上する。その他は、実施形態 1と同様の効果を得ることができる。

(実施形態 4 )

実施形態 1では、吸着剤をスラリー状にして多孔質材料（ウレタンフ才ーム） 2に担持するようにしているカ^ この担持方法の代わりに、多孔質材料（ウレタンフォーム） 2の骨格部 2 3に予めバインダーを付着させておき、このバインダ一により多孔質材料の表面に吸着剤を付着させるようにした「乾式担持方法」を使用することもできる。

本実施形態 4を以下具体的に説明する。

①バインダー付着工程

バインダー材料としては、実施形態 1と同じものを使用できるが、水溶性のものに限らず、油性のもの、例えば特殊変性ポリマー等を使用することもできる。本例では、バインダー材料として、エチレン Z酢酸ビニル共重合体ェマルジョンを使用した。

バインダーの付着方法としては、プリーツ状に引き延ばした多孔質材料 (ウレタンフォーム） 2に対して、噴霧器にてバインダー噴霧液を付着させるスプレー方式、プリーツ状に引き延ばした多孔質材料 2に対して、口ーラにてバインダー液を付着させるローラ方式、およびバインダースラリ一を収納した容器内に、プリーツ状に引き延ばした多孔質材料 2を浸漬して、多孔質材料 2にバインダーを含浸させる含浸方式等を用いることができる。

なお、含浸方式では、多孔質材料 2を図 4と同様に、プリーツ状に引き延ばす前の、平板状態でバインダースラリーに含浸させるようにしてもよい。また、含浸方式では、含浸後に不要分のバインダーを絞って取り除き、その後にエアブローを行って、多孔質材料 2の目詰まりを防止する。

②吸着材の担持工程

吸着材としての粉末活性炭の粒径は、 2 0〜5 0メッシュの範囲が好適である。粒径が 2 0メッシュ以下になると、圧力損失が増大し好ましくない。また、粒径が 5 0メッシュ以上になると、活性炭の担持量が少なくなり、脱臭性能が低下し好ましくない。

吸着材の担持方法としては、バインダ一が付着された多孔質材料 2を、プリーツ状に引き延ばした状態で固定し、このプリーツ状の多孔質材料 2 の上面に粉末活性炭を散布するとともに、この散布された粉末活性炭を口ーラにて押圧して多孔質材料 2の内部まで押し入れる。吸着材の担持量としては、 0. 03 gZc c〜0. A O gZc cの範囲で実用可能であるが、その範囲の中でも、 0. 1 0 gZc c〜0. 20 g /c cの範囲が圧力損失の抑制、脱臭性能の向上の観点から好ましい。 (実施形態 5)

上述した実施形態 1〜4はすべて、多孔質材料 2をプリーツ状に形成して、低圧損化と脱臭性能の向上を図っている力、'、実施形態 5では、図 20、 21に示すように、平板状の多孔質材料 2のうち、気体流れ方向上流側の面に、円筒形等の凹状に形成した凹所 32を多数設け、この多数の凹所 3 2により部分的な低圧損部を形成して、脱臭フィルターの低圧損化を図るようにしたものである。

本例における多孔質材料 2も、実施形態 1〜4と同様に、多孔質基材 2 0と、これにバインダを介して担持した吸着剤よりなり、バインダおよび吸着剤の材質、吸着剤の担持方法等は実施形態 1〜4と同じでよい。

上記多孔質基材 20としては、図 2に示すごとく、骨格部 23と、この中に形成された多数のセル 25を有するウレタンフォームを用いた。上記セル 25の数は、本例では、 1ィンチ当たり 1 3個のもの（セル径約 2. 0 mm) を用いた。各セル間の膜張りをなくすための連通処理を施している。そのため、ガスは、セル 25の間を通過し、その間にガス中の悪臭が多孔質基材 20に吸着される。

上記凹所 32は、図 2 1に示すごとく、直径 Dを上記セル 25に対し約 2倍の 5 mmとし、また、この凹所 32は、図 2 1に示すごとく、縱間隔 Pを 6mm、横間隔 Qを 9 mmとし、縦横方向に規則正しく配置した。この凹所 32を形成した平板状の多孔質材料 2を吸着剤スラリー中に浸潰して、吸着剤（粉末活性炭）を多孔質材料 2に担持する。この多孔質材料 2における、担体容積当たりの粉末活性炭担持量が 0. 05 gZc cであった。

本例の脱臭フィルタ一 1 0においては、低圧損部として設けた凹所 32 を通過するガスは圧力損失をあまり受けることなく脱臭フィルターを通過する。そのため、全体の圧損を低くすることができる。また、上記凹所 3 2を通過するガスは素通りするのではなく、凹所 3 2の底壁部分を通過し、そこに担持された粉末活性炭によって脱臭される。従って、本例の脱臭フィルター 1 0は、高い脱臭性能を維持しつつ、同時に、低圧損化を図ることができる。

因みに、図 2 2に示す比較例のように、平板状の多孔質材料 2に貫通孔 3を形成した場合には、悪臭ガスの一部が吸着材に吸着されないまま、貫通孔 3を素通りしてしまうので、脱臭性能の低下が起こりやすい。

また、本例の低圧損部は凹状であるため、凹状の形状度合（凹形状の深さ、径、断面形状等）により、圧力損失と脱臭性能を容易に調整できる効果がある。

なお、本実施形態 5における、低圧損部としての凹所 3 2を形成する方法として、図 2 0では、多孔質材料 2の厚み方法の途中まで孔を開けて、凹所 3 2を形成しているが、多孔質材料 2にその厚み方法に貫通する孔を開け、この多孔質材料 2の一面に、薄い平板状の多孔質材料を配設して、前記貫通孔の一端側を閉塞する構造としてもよい。上記薄い平板状の多孔質材料にも吸着材が同様に担持されていることはもちろんである。

(実施形態 6 )

本例においては、実施形態 5における凹所 3 2に代えて、図 2 3に示すごとく、断面形状が波形に形成された波形凹所 3 3を多孔質材料 2に設けた点が特徵である。本例によれば、この波形凹所 3 3による低圧損部を設けたことによって、実施形態 5と同様の効果を得ることができる。また、波形凹所 3 3の形状度合の選択により、圧力損失と脱臭性能を容易に調整できる。

(実施形態 7 )

本例においては、実施形態 1〜 6における多孔質基材 2 0としてのウレタンフォームに代えて、図 2 4に示すごとく、多孔質セラミックからなる多孔質構造の結合体 2 0 4を用いている。多孔質構造の結合体 2 0 4は、各結合粒子 2 4 1間に、ガス流通可能な多数の空隙 2 4 2を有している。この多孔質構造の結合体 2 0 4を平板状に形成するとともに、この平板状の多孔質構造の結合体 2 0 4に、実施形態 5、 6の筒状凹所 3 2、波形凹所 3 3を設けることにより、実施形態 5、 6と同様の効果を得ることができる。また、結合体 2 0 4の材質に吸着効果のあるもの（例えば金属酸化物）を用いれば、脱臭能力が更に増し、長寿命化の効果が得られる。その他、フィルタ強度向上、耐熱性向上の効果も得られる。

また、多孔質構造の結合体 2 0 4として、顆粒状物質をバインダで結合したものを用いたところ、同様の効果が得られた。

(実施形態 8 )

本例においては、実施形態 7における多孔質基材 2 0として多孔質構造の結合体 2 0 4に代えて、図 2 5に示すごとく、多孔質ガラス 2 0 5を用いた。多孔質ガラス 2 0 5は、ガス連通可能な多数の細孔 2 5 1を有している。その他は、実施形態 7と同様である。

本例によれば、実施形態 7と同様に、多孔質ガラス自体が吸着効果があるため、脱臭性能を高める効果が得られる。その他、フィルタ強度向上、耐熱性向上の効果も得られる。産業上の利用可能性

本発明は、悪臭ガスを脱臭する脱臭能力を持ったフィルタ一を低圧損構造で構成するものであり、従って空調装置の通風路、例えば自動車用空調装置の通風路等の内部に設置されて、空調用空気の脱臭に用いて好適なものである。

Claims

請求の範囲

1. 気体中の悪臭成分を吸着する吸着剤が担持された多孔質材料を用いて構成される脱臭フィルターにおいて、

前記多孔質材料として平板状に形成された柔軟性のある多孔質材料を用い、

この多孔質材料をその平面方向に引き延ばすことにより、前記スリットの底部が山部となるプリーツ形状に形成したことを特徵とする脱臭フィルター。

2. 前記多孔質材料は、発泡プラスチックからなることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の脱臭フィルター。

3. 前記発泡プラスチックはゥレタンフォームであることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の脱臭フィルター。

4. 前記プリーツ形状の山部間の幅であるプリーツピッチが、 3〜20 mmの範囲であることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 3項のいずれか 1つに記載の脱臭フィルター。

5. 前記プリーツ形状の山部間の幅であるプリーツピッチが、 1 0〜 1 5 mmの範囲であることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 3項のいずれか 1つに記載の脱臭フィルター。

6. 前記プリーツ形状の多孔質材料の厚みが、 2〜 1 0mmの範囲であることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 5項のいずれか 1つに記載の脱臭フィルター。

7. 前記プリーツ形状の多孔質材料の厚みが、 3〜8mmの範囲であることを特徵とする請求の範囲第 1項ないし第 5項のいずれか 1つに記載の脱臭フィルター。

8. 前記プリーツ形状の多孔質材料に担持される前記吸着材の担体容積当たりの担持量が、 0. 0 3 g/c ；〜 0. 40 g/ c cの範囲であることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 7項のいずれか 1つに記載の脱臭フィルター。

9 . 前記プリーツ形状の多孔質材料に担持される前記吸着材の担体容積当たりの担持量が、 0 . 1 0 g / c c〜 0 . 2 0 c cの範囲であることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 7項のいずれか 1つに記載の脱臭フィルター。

1 0 . 前記プリーツ形状の多孔質材料に形成されるセルの数が、長さ 1 インチ当たり 8〜 2 0個の範囲であることを特徵とする請求の範囲第 1項ないし第 9項のいずれか 1つに記載の脱臭フィル夕一。

1 1 . 柔軟性のある多孔質材料を平板状に形成し、

この多孔質材料の表裏両面に、その板厚方向から板厚の途中までスリッ卜を交互に形成し、

次に、気体中の悪臭成分を吸着する吸着剤を、前記スリット付きの多孔質材料に担持し、

次に、この多孔質材料をその平面方向に引き延ばすことにより、前記スリッ卜の底部が山部となるプリーツ形状を形成することを特徵とする脱臭フィルタ一の製造方法。

1 2 . 柔軟性のある多孔質材料を平板状に形成し、

この多孔質材料の表裏両面に、その板厚方向から板厚の途中までスリットを交互に形成し、

次に、この多孔質材料をその平面方向に引き延ばすことにより、前記スリツ卜の底部が山部となるプリーツ形状を形成し、

次に、気体中の悪臭成分を吸着する吸着剤を、前記プリーツ形状の多孔質材料に担持することを特徴とする脱臭フィルターの製造方法。

1 3 . 脱臭機能を有する多孔質材料を用いてなる脱臭フィルターにおいて、前記多孔質材料は平板状であり、この平板状の多孔質材料のうち、気体流れの上流側に、多数の凹所が設けられており、

この多数の凹所により部分的に低圧損部を形成したことを特徴とする脱臭フィルター。

1 4 . 前記多孔質材料は、多孔質基材と該多孔質基材に担持した吸着剤よりなることを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載の脱臭フィルター。

1 5 . 前記多孔質基材は、発泡プラスチック、多孔質ガラス、多孔質構造の結合体のいずれかであることを特徴とする請求の範囲第 1 4項に記載の脱臭フィルター。