特表 2020-534993 オゾン分解用触媒構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2020-534993(P2020-534993A)

(43)【公表日】2020年12月3日

(54)【発明の名称】オゾン分解用触媒構造体

(51)【国際特許分類】

   B01J 23/34 20060101AFI20201106BHJP

   B01J 35/02 20060101ALI20201106BHJP

   A61L 9/20 20060101ALI20201106BHJP

【ＦＩ】

   B01J23/34 M

   B01J35/02 J

   A61L9/20

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2020-510106(P2020-510106)

(86)(22)【出願日】2019年6月21日

(85)【翻訳文提出日】2020年2月14日

(86)【国際出願番号】KR2019007523

(87)【国際公開番号】WO2020036303

(87)【国際公開日】20200220

(31)【優先権主張番号】10-2018-0095103

(32)【優先日】2018年8月14日

(33)【優先権主張国】KR

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ

(71)【出願人】

【識別番号】520053854

【氏名又は名称】ピュアスペース インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＰＵＲＥＳＰＡＣＥ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】イ、ソン ヨン

(72)【発明者】

【氏名】イ、ジェ ソン

【テーマコード（参考）】

4C180

4G169

【Ｆターム（参考）】

4C180AA07

4C180BB06

4C180BB08

4C180BB09

4C180CC03

4C180DD03

4C180EB34X

4C180EB35X

4C180HH05

4C180HH15

4C180HH18

4C180MM08

4G169AA03

4G169BA01A

4G169BA01B

4G169BA02A

4G169BA02B

4G169BA04A

4G169BA04B

4G169BA06A

4G169BA06B

4G169BA08A

4G169BA13A

4G169BA13B

4G169BA14A

4G169BA17

4G169BA22A

4G169BA48A

4G169BB04A

4G169BB04B

4G169BC01A

4G169BC62A

4G169BC62B

4G169CA02

4G169CA10

4G169CA15

4G169CA16

4G169CA17

4G169DA05

4G169EA02X

4G169EA02Y

4G169EB18X

4G169EB18Y

4G169EC22X

4G169EC22Y

4G169EC26

4G169EE08

4G169FA02

4G169FB04

4G169FB08

4G169FB10

4G169FB15

4G169FB31

4G169FC08

4G169HA01

4G169HB01

4G169HE01

4G169HE07

4G169HF03

4G169HF05

(57)【要約】

多孔性無機材を含む支持体と、支持体内部の気孔及び表面のうち少なくとも一部に配置されたα−ＭｎＯ_２触媒と、を含むオゾン分解用触媒構造体、それを利用した空気浄化方法、並びに該オゾン分解用触媒構造体を含む空気浄化装置、及び該空気浄化システムが開示される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

多孔性無機材を含む支持体と、
前記支持体内部の気孔及び表面のうち少なくとも一部に配置されたα−ＭｎＯ_２触媒と、を含み、
前記α−ＭｎＯ_２触媒は、５０ｎｍないし５μｍの直径を有するα−ＭｎＯ_２粒子を含むオゾン分解用触媒構造体。

【請求項2】

前記多孔性無機材は、多孔性セラミック材を含むことを特徴とする請求項１に記載のオゾン分解用触媒構造体。

【請求項3】

前記多孔性無機材は、ＭｇＯ、ＳｉＯ_２及びＡｌ_２Ｏ_３の成分を５０％以上含む多孔性セラミック材を含むことを特徴とする請求項１に記載のオゾン分解用触媒構造体。

【請求項4】

前記多孔性セラミック材は、アルカリ酸化物成分をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のオゾン分解用触媒構造体。

【請求項5】

前記支持体は、モノリスであることを特徴とする請求項１に記載のオゾン分解用触媒構造体。

【請求項6】

前記支持体は、ガラス材、金属材、プラスチック材、またはそれら組み合わせのうちから選択された材料をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のオゾン分解用触媒構造体。

【請求項7】

前記α−ＭｎＯ_２触媒がバインダフリーに、前記支持体内部の気孔及び表面に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のオゾン分解用触媒構造体。

【請求項8】

前記α−ＭｎＯ_２触媒の含量は、前記支持体１００重量部を基準にして、１ないし１０重量部であることを特徴とする請求項１に記載のオゾン分解用触媒構造体。

【請求項9】

前記α−ＭｎＯ_２触媒は、５０ｎｍないし５μｍの直径を有するα−ＭｎＯ_２粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載のオゾン分解用触媒構造体。

【請求項10】

前記オゾン分解用触媒構造体は、β−ＭｎＯ_２、γ−ＭｎＯ_２、無定形ＭｎＯ_２、活性炭、またはそれら組み合わせのうちから選択された触媒をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のオゾン分解用触媒構造体。

【請求項11】

光触媒反応器を介して、空気中のエチレンを含む有害ガス及び有害細菌を減少させる第１段階と、
前記第１段階中に発生したオゾンを請求項１に記載のオゾン分解用触媒構造体を利用して分解する第２段階と、を含む空気浄化方法。

【請求項12】

前記光触媒反応器は、
真空紫外線ランプと、
前記真空紫外線ランプ周囲に１個以上の光触媒構造物と、が配置されたことを特徴とする請求項１１に記載の空気浄化方法。

【請求項13】

前記真空紫外線ランプは、２５４ｎｍ波長対１８５ｎｍ波長の比が９：１で構成されたＵＶ−Ｃランプを含むことを特徴とする請求項１２に記載の空気浄化方法。

【請求項14】

前記光触媒構造物は、
基材と、
前記記載上に配置されたＴｉＯ_２光触媒と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の空気浄化方法。

【請求項15】

前記有害ガスは、エチレン、アンモニア、アセトアルデヒド、またはそれらの組み合わせを含む有機／無機有害ガスを含むことを特徴とする請求項１１に記載の空気浄化方法。

【請求項16】

前記有害細菌は、かび、大腸菌、緑膿菌、ブドウ状球菌、またはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１１に記載の空気浄化方法。

【請求項17】

前記オゾン分解用触媒構造体は、１個以上の触媒構造体を含むことを特徴とする請求項１１に記載の空気浄化方法。

【請求項18】

ハウジング内部に、
制御領域と、
空気流入領域と、
真空紫外線ランプ、及び前記真空紫外線ランプ周囲に配置された１個以上の光触媒構造物が位置する第１反応チャンバと、
請求項１に記載のオゾン分解用触媒構造体が位置する第２反応チャンバと、
空気流出領域と、を含む空気浄化装置。

【請求項19】

前記空気浄化装置は、一方向に空気の流入及び流出が可能であることを特徴とする請求項１８に記載の空気浄化装置。

【請求項20】

前述の空気流入領域及び空気流出領域のうち少なくとも一つにファンが設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の空気浄化装置。

【請求項21】

前記オゾン分解用触媒構造体は、１個以上の触媒構造体を含むことを特徴とする請求項１８に記載の空気浄化装置。

【請求項22】

請求項１に記載のオゾン分解用触媒構造体を含む空気浄化装置を含む空気浄化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オゾン分解用触媒構造体、それを利用した空気浄化方法、並びに前記オゾン分解用触媒構造体を含む空気浄化装置、及び該空気浄化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

貯蔵庫に保存した収穫した果物や野菜のような農産物は、老化促進ホルモンであるエチレンガスを分泌して排出する。エチレンガスの排出は、収穫した農産物以外に、その周りにある農産物または／及び植物をしおれさせる。そのようなエチレンガスを除去するために、白金触媒を利用する方法、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ_４）を利用する方法、または光触媒を利用する方法などが知られている。

【0003】

それらのうち、光触媒を利用する方法の例としては、４００ｎｍ以下の波長のＵＶ（ultraviolet）光源、及び光触媒を含む光触媒反応装置を利用する方法が知られている。

【0004】

しかし、前記光触媒反応装置は、光触媒活性を高めるために、短波長の光源を使用することにもなる。そのような光源は、人体に有害なだけではなく、エネルギー強度が過度に高いために、空気中の酸素がオゾンに変わり、空気中に有毒性物質であるオゾンを発生させるという問題点がある。

【0005】

従って、エチレンガスのような有害ガス除去のために、光触媒活性を高めると共に、発生するオゾンを分解し、空気を浄化するオゾン分解用触媒構造体、それを利用した空気浄化方法、並びに前記オゾン分解用触媒構造体を含む空気浄化装置、及び該空気浄化システムへの要求がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一側面は、エチレンを含む有害ガス及び有害細菌を減少させたり除去したりする工程中に発生するオゾンを分解し、空気を浄化するオゾン分解用触媒構造体を提供することである。

【0007】

他の側面は、エチレンを含む有害ガス及び有害細菌を減少させたり除去したりしながら、同時に発生するオゾンを分解し、空気を浄化する方法を提供することである。

【0008】

さらに他の側面は、フィルタの交換なしに、持続的に発生するエチレンを含む有害ガス及び有害細菌と、オゾンとを持続的に減少させたり除去したりすることができる空気浄化装置を提供することである。

【0009】

さらに他の側面は、前記オゾン分解用触媒構造体を含む空気浄化装置を含む空気浄化システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

一側面によれば、
多孔性無機材を含む支持体と、
前記支持体内部の気孔及び表面のうち少なくとも一部に配置されたα−ＭｎＯ_２触媒と、を含むオゾン分解用触媒構造体が提供される。

【0011】

前記多孔性無機材は、多孔性セラミック材を含んでもよい。

【0012】

前記多孔性無機材は、ＭｇＯ、ＳｉＯ_２及びＡｌ_２Ｏ_３の成分を５０％以上含む多孔性セラミック材を含んでもよい。

【0013】

前記多孔性セラミック材は、アルカリ酸化物成分をさらに含んでもよい。

【0014】

前記支持体は、モノリス（monolith）でもある。

【0015】

前記支持体は、ガラス材、金属材、プラスチック材、またはそれら組み合わせから選択された材料をさらに含んでもよい。

【0016】

前記α−ＭｎＯ_２触媒は、バインダフリー（binder−free）に、前記支持体内部の気孔及び表面に固定されてもいる。

【0017】

前記α−ＭｎＯ_２触媒の含量は、前記支持体１００重量部を基準にして、１ないし１０重量部でもある。

【0018】

前記α−ＭｎＯ_２触媒は、５０ｎｍないし５μｍの直径を有するα−ＭｎＯ_２粒子を含んでもよい。

【0019】

前記オゾン分解用触媒構造体は、β−ＭｎＯ_２、γ−ＭｎＯ_２、無定形ＭｎＯ_２、活性炭、またはそれら組み合わせから選択された触媒をさらに含んでもよい。

【0020】

他の側面によれば、
光触媒反応器を介して、空気中のエチレンを含む有害ガス及び有害細菌を減少させる第１段階と、
前記第１段階中に発生したオゾンを、前述のオゾン分解用触媒構造体を利用して分解する第２段階と、を含む空気浄化方法が提供される。

【0021】

前記光触媒反応器は、真空紫外線ランプ、及び前記真空紫外線ランプ周囲に１個以上の光触媒構造物が配置されてもよい。

【0022】

前記真空紫外線ランプは、２５４ｎｍ波長対１８５ｎｍ波長の比が９：１で構成されたＵＶ−Ｃランプを含んでもよい。

【0023】

前記光触媒構造物は、基材、及び前記基材上に配置されたＴｉＯ_２光触媒を含んでもよい。

【0024】

前記有害ガスは、エチレン、アンモニア、アセトアルデヒド、またはそれらの組み合わせを含む有機／無機有害ガスを含みもする。

【0025】

前記有害細菌は、かび、大腸菌、緑膿菌、ブドウ状球菌、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。

【0026】

前記オゾン分解用触媒構造体は、１個以上の触媒構造体を含んでもよい。

【0027】

さらに他の側面によれば、ハウジング内部に、
制御領域と、
空気流入領域と、
真空紫外線ランプ、及び前記真空紫外線ランプ周囲に配置された１個以上の光触媒構造物が位置する第１反応チャンバと、
前述のオゾン分解用触媒構造体が位置する第２反応チャンバと、
空気流出領域と、を含む空気浄化装置が提供される。

【0028】

前記空気浄化装置は、一方向に空気の流入及び流出が可能である。

【0029】

前述の空気流入領域及び空気流出領域のうち少なくとも一つにファンが設けられてもいる。

【0030】

前記オゾン分解用触媒構造体は、１個以上の触媒構造体を含んでもよい。

【0031】

前記空気流入部は、プレフィルタをさらに含んでもよい。

【0032】

さらに他の側面によれば、
前述のオゾン分解用触媒構造体を含む空気浄化装置を含む空気浄化システムが提供される。

【発明の効果】

【0033】

一側面によるオゾン分解触媒構造体は、多孔性無機材を含む支持体、及び前記支持体内部の気孔及び表面のうち少なくとも一部に配置されたα−ＭｎＯ_２触媒を含み、エチレンを含む有害ガス及び有害細菌を減少させたり除去したりする工程中に発生するオゾンを分解し、空気を浄化することができる。また、エチレンを含む有害ガス及び有害細菌を減少させたり除去したりしながら、同時に発生するオゾンを分解し、空気を浄化する方法を提供するものである。また、フィルタの交換なしに、持続的に発生するエチレンを含む有害ガス及び有害細菌と、オゾンとを持続的に減少させたり除去したりすることができる空気浄化装置、及び該空気浄化システムを提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】一具現例によるオゾン分解用触媒構造体を示した概略図である。

【図2】実施例１によるオゾン分解用触媒構造体のα−ＭｎＯ_２触媒に対するＸＲＤ（X‐ray diffraction）実験結果である。

【図3A】一具現例による空気浄化装置の概略図である。

【図3B】一具現例による空気浄化装置の部分分解された概略的な斜視図である。

【図4】一具現例による空気浄化装置内部の部分概略図である。

【図5A】一具現例による空気浄化装置の第１反応チャンバ内部の概略図である。

【図5B】一具現例による空気浄化装置の第２反応チャンバ内部の概略図である。

【図6】実施例２による空気浄化装置について、第２反応チャンバ内に実施例１によって製造されたオゾン分解用触媒構造体を設けないまま、エチレンガス低減性能を評価したグラフである。

【図7】実施例２による空気浄化装置の第１反応チャンバを介してエチレンガスなどを除去する工程中に発生して蓄積されるオゾンについて、第２反応チャンバ内部に積層された実施例１によるオゾン分解用触媒構造体のオゾン分解性能を評価したグラフである。

【図8】実施例２による空気浄化装置について、第２反応チャンバ内に実施例１によって製造されたオゾン分解用触媒構造体を設けないまま、アンモニアガス低減性能を評価したグラフである。

【図9】実施例２による空気浄化装置について、第２反応チャンバ内に実施例１によって製造されたオゾン分解用触媒構造体を設けないまま、アセトアルデヒドガス低減性能を評価したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、添付された図面を参照しながら、例示的な一具現例によるオゾン分解用触媒構造体、それを利用した空気浄化方法、並びに前記オゾン分解用触媒構造体を含む空気浄化装置、及び該空気浄化システムについて詳細に説明する。以下では、例示として提示されるものであり、それによって本発明が制限されるものではなく、本発明は、後述する特許請求の範囲の範疇によって定義されるのみである。また、本明細書及び図面において、実質的に同一機能構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明を省略する。

【0036】

本明細書において、「含む」という用語は、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素を追加または／及び介在させることができるということを示すように使用される。

【0037】

図１は、一具現例によるオゾン分解用触媒構造体１０を示した概略図である。

【0038】

図１を参照すれば、一具現例によるオゾン分解用触媒構造体１０は、多孔性無機材を含む支持体１と、前記支持体１内部の気孔２及び表面のうち少なくとも一部に配置されたα−ＭｎＯ_２触媒３と、を含んでもよい。

【0039】

一般的に使用される繊維凝集体のような有機材支持体に、α−ＭｎＯ_２触媒をコーティングするためには、十分な量のバインダが必要であり、それにより、α−ＭｎＯ_２触媒活性が低下してしまう。また、繊維凝集体のような有機材支持体は、柔軟な特性を有しており、強酸、高温、強風のような外部環境によって形態が変わるので、前記支持体を固定化させる別途の考案が必要である。

【0040】

一具現例によるオゾン分解用触媒構造体の多孔性無機材を含む支持体１は、ポリベンズイミダゾールまたはポリアミドのような有機材を含む支持体と比較しても、広い比表面積を有しており、優秀なα−ＭｎＯ_２触媒活性を示すことができる。また、前記多孔性無機材を含む支持体１は、強酸、高温、強風のような外部環境に対しても、形態を維持することができる。

【0041】

二酸化マンガンは、結晶構造により、α型、β型、γ型、δ型、λ型などがある。それらのうちα−ＭｎＯ_２触媒３は、オゾン分解と関連する豊かな酸素欠損（vacancies）構造を有するので、他の結晶構造を有する二酸化マンガンと比較し、オゾン分解触媒活性に非常にすぐれる。前記α−ＭｎＯ_２触媒３は、室温において、塩化マンガン（ＭｎＣｌ_２・４Ｈ_２Ｏ）水溶液、酢酸マンガン（Ｍｎ（ＣＨ_３ＣＯＯ）_２・４Ｈ_２Ｏ）水溶液または硫酸マンガン（ＭｎＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏ）水溶液などを出発物質にし、所定当量のＫＭｎＯ_４と反応させてＭｎＯ_２を沈澱させた後、それを水熱反応器で製造することができる。

【0042】

前記多孔性無機材は、多孔性セラミック材を含んでもよい。

【0043】

例えば、前記多孔性無機材は、ＭｇＯ、ＳｉＯ_２及びＡｌ_２Ｏ_３の成分を５０％以上含む多孔性セラミック材を含んでもよい。前記多孔性セラミック材は、セラミックハニカム構造でもある。前記多孔性セラミック材は、インチ当たり、約１００個ないし約５００個、例えば、約２００個ないし約５００個、例えば、約３００個ないし約４００個の正方形セルを有することができる。前記多孔性セラミック材は、前記正方形セルを介して、空気などが流入される。

【0044】

前記多孔性セラミック材は、強度が強く、比表面積が大きく、触媒活性を高めることができる。また、前記多孔性セラミック材は、通気性にすぐれ、圧力損失を低くすることができ、強酸、高温、強風のような外部環境に対しても、形態が維持される。

【0045】

前記多孔性セラミック材は、断面が、円形、楕円形、長方形または正方形のような多様な形態を有することができる。前記多孔性セラミック材は、例えば、数ｍｍサイズまたは数十ｍｍサイズの高さ及び直径を有した円筒状、直方体型または正六面体型などがある。しかし、それらに制限されるものではなく、当該技術分野で当業者が使用することができる多様な形態の多孔性セラミック材を利用することができる。

【0046】

前記多孔性セラミック材は、アルカリ酸化物成分をさらに含んでもよい。前記アルカリ酸化物成分の例としては、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏなどを含んでもよい。前記アルカリ酸化物成分がさらに含まれた多孔性セラミック材は、高温にも熱的変形なしに、前記オゾン分解用触媒構造体の形態が維持される。

【0047】

前記支持体は、モノリス（monolith）でもある。

【0048】

前記支持体は、ガラス材、金属材、プラスチック材、またはそれら組み合わせから選択された材料をさらに含んでもよい。

【0049】

前記α−ＭｎＯ_２触媒は、バインダフリー（binder−free）に、前記支持体内部の気孔及び表面に固定されてもいる。前記α−ＭｎＯ_２触媒は、例えば、粒子形態である場合、バインダなしも、支持体内部の気孔及び表面に固定されており、触媒活性をさらに高めることができる。

【0050】

前記α−ＭｎＯ_２触媒３の含量は、前記支持体１００重量部を基準にして、１ないし１０重量部でもある。例えば、前記α−ＭｎＯ_２触媒の含量は、前記支持体１００重量部を基準にして、２ないし９重量部、例えば、２ないし８重量部、例えば、２ないし７重量部でもある。

【0051】

前記α−ＭｎＯ_２触媒３の含量範囲内で、前記多孔性無機材を含む支持体１に、α−ＭｎＯ_２触媒３含有コーティング液が、容易に触媒活性のための十分な含量で塗布され、多孔性無機材を含む支持体１内部の気孔が塞がらない。

【0052】

前記α−ＭｎＯ_２触媒は、５０ｎｍないし５μｍの直径を有するα−ＭｎＯ_２粒子を含んでもよい。前記α−ＭｎＯ_２触媒は、例えば、６０ｎｍないし４μｍの直径、例えば、７０ｎｍないし３μｍの直径、例えば、８０ｎｍないし３μｍの直径を有するα−ＭｎＯ_２粒子を含んでもよい。

【0053】

前記α−ＭｎＯ_２触媒は、前記直径を有する範囲内において、前記多孔性無機材を含む支持体１に、α−ＭｎＯ_２触媒３含有コーティング液を使用し、容易に塗布することができ、塗布後、前記α−ＭｎＯ_２触媒３が、前記多孔性無機材を含む支持体１から分離せずに、触媒活性も高く維持される。

【0054】

前記オゾン分解用触媒構造体は、β−ＭｎＯ_２、γ−ＭｎＯ_２、無定形ＭｎＯ_２、活性炭、またはそれら組み合わせのうちから選択された触媒をさらに含んでもよい。

【0055】

他の一具現例による空気浄化方法は、光触媒反応器を介して、空気中のエチレンを含む有害ガス及び有害細菌を減少させる第１段階と、前記第１段階中に発生したオゾンを、前述のオゾン分解用触媒構造体を利用して分解する第２段階と、を含んでもよい。

【0056】

前記空気浄化方法は、エチレンを含む有害ガス及び有害細菌を減少させたり除去したりする工程（第１段階）、及び前記第１段階で発生するオゾンを分解する工程（第２段階）を含んでもよい。一具現例による空気浄化方法は、前記第１段階と前記第２段階とを介して、エチレンを含む有害ガス及び有害細菌が含有された空気が流入しても、オゾンを発生させず、エチレンを含む有害ガス及び有害細菌を減少させ、さらには除去することができる方法を提供することができる。

【0057】

前記光触媒反応器は、真空紫外線ランプ、及び前記真空紫外線ランプ周囲に１個以上の光触媒構造物が配置されてもよい。

【0058】

例えば、前記光触媒反応器は、ＵＶ−Ｃランプ、及び前記ＵＶ−Ｃランプ周囲に１個以上の光触媒構造物が配置されてもよい。前記ＵＶ−Ｃランプは、２５４ｎｍ波長対１８５ｎｍ波長の比が９：１にも構成される。前記ＵＶ−Ｃランプは、前記波長の比を有する範囲内において、１６Ｗ出力以上で使用すれば、光触媒により、分解され難いエチレンを含む有害ガス及び有害細菌を減少させたり除去したりする性能がさらに向上する。エチレンを含む有害ガス及び有害細菌を減少させたり除去したりする性能をさらに向上させるために、ＵＶ−Ｃランプの個数、電圧、電流または出力などを高める方法でもって、適切に調節して使用することができる。

【0059】

前記光触媒構造物は、基材、及び前記基材上に配置されたＴｉＯ_２光触媒を含んでもよい。前記基材の例としては、制限されるものではないが、三次元網構造であるステンレス網に、ＴｉＯ_２光触媒をコーティングさせたり、透明なガラス管に、ＴｉＯ_２光触媒をコーティングさせたりすることができる。このとき、コーティングする方法としては、制限されるものではないが、例えば、ディップコーティングを利用することができる。

【0060】

前記有害ガスは、エチレン、アンモニア、アセトアルデヒド、またはそれらの組み合わせを含む有機／無機有害ガスを含みもする。前記有害細菌は、かび、大腸菌、緑膿菌、ブドウ状球菌、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。前述の有害ガスまたは有害細菌は、第１段階を介して、数十分ないし数時間または数十時間の経過後、極微量に減少されたり除去されたりする。

【0061】

前記第１段階を介して、空気中の酸素がオゾンに変わり、過剰のオゾンが発生することになるが、前記第２段階の前述のオゾン分解用触媒構造体を通過させ、オゾンを除去した空気を排出することができる。前記オゾン分解用触媒構造体については、前述の通りであるので、詳細な説明は、以下省略する。

【0062】

前記オゾン分解用触媒構造体は、１個以上の触媒構造体、例えば、２個以上、３個以上、４個以上、５個以上、６個以上、７個以上または８個以上の触媒構造体を含んでもよい。前記オゾン分解用触媒構造体は、個数が増加するにつれ、オゾン分解の性能がさらに向上する。

【0063】

図３Ａは、一具現例による空気浄化装置１００の概略図である。

【0064】

図３Ａを参照すれば、一具現例による空気浄化装置１００は、ハウジング内部に、制御領域１０１と、空気流入領域１０２と、真空紫外線ランプ、及び前記真空紫外線ランプ周囲に配置された１個以上の光触媒構造物が位置する第１反応チャンバ１０３と、前述のオゾン分解用触媒構造体が位置する第２反応チャンバ１０４と、空気流出領域１０５と、を含んでいる。

【0065】

前記空気浄化装置１００は、一方向に、空気の流入及び流出が可能である。図３Ａを参照すれば、前記空気浄化装置１００は、下部から上部に、空間（void）またはホール（hole）のような開口部を介して、空気の流入及び流出が可能である。

【0066】

前記空気流入領域１０２及び空気流出領域１０５のうち少なくとも一つに、ファン１０６が設けられてもいる。図３Ａを参照すれば、前記空気流出領域１０５の上面に、ファン１０６が設けられている。前記空気流出領域１０５は、また浄化された空気を保存する保存空間として機能することができる。

【0067】

図３Ｂは、一具現例による空気浄化装置２００の部分分解された概略的な斜視図である。

【0068】

図３Ｂを参照すれば、一具現例による空気浄化装置２００は、ハウジング２０１，２０２，２０３，２０４内部に、回路基板２１１及び安全器２１２が位置した制御領域２１０；メッシュ型第２支持台２４２、及び第１支持台２４０上に配置されたプレフィルタ２４１が位置した空気流入領域１０２；ＵＶ−Ｃランプ２２１、及び前記ＵＶ−Ｃランプ２２１周囲に配置された複数の光触媒構造物２２２が位置する第１反応チャンバ２３０；前述のオゾン分解用触媒構造体が位置する第２反応チャンバ２２０；空気流出領域２５０；及び前記空気流出領域２５０上面のファン２０６が設けられている。

【0069】

前述の制御領域２１０、空気流入領域１０２、第１反応チャンバ２３０、第２反応チャンバ２２０及び空気流出領域２５０は、それぞれ開口部を有する隔壁によって分離されている。前記制御領域２１０内の回路基板２１１及び安全器２１２は、第１反応チャンバ２３０のＵＶ−Ｃランプ２２１及び前記空気流出領域２５０上面のファン２０６と電気的に連結されている。前記プレフィルタ２４０は、例えば、不織布を利用することができるが、それに制限されるものではなく、当該技術分野で利用可能なプレフィルタ材料をいずれも使用することができる。

【0070】

図４は、一具現例による空気浄化装置３００内部の部分概略図である。

【0071】

図４を参照すれば、一具現例による空気浄化装置３００は、空気流入領域３１０と、ＵＶ−Ｃランプ、及び前記ＵＶ−Ｃランプ周囲に配置された１個以上の光触媒構造物が位置する第１反応チャンバ３１１と、前記第１反応チャンバに連結され、前述のオゾン分解用触媒構造体が位置する第２反応チャンバ３１２と、空気流出領域３１３と、を含んでいる。

【0072】

前記第１反応チャンバ３１１と前記第２反応チャンバ３１２は、連結管３２１によって連結されてもいる。

【0073】

前記空気流入領域３１０及び空気流出領域１１３のうち少なくとも一つにファンが設けられてもいる。

【0074】

前記空気流入領域３１０は、前記第１反応チャンバ３１１の一面に、空気流入口の形態で固定配置されているか、あるいは前記第１反応チャンバ３１１と分離された容器にも設けられる。前記空気流出領域３１３は、前記第２反応チャンバ３１２の一面に固定配置されているか、あるいは前記第２反応チャンバ３１２と分離された容器にも設けられる。前記第１反応チャンバ３１１または／及び前記第２反応チャンバ３１２は、それぞれ前記第１反応チャンバ３１１または／及び前記第２反応チャンバ３１２から出た空気などが保存された保存容器を設け、連結管で連結することができる。

【0075】

第１反応チャンバ１１１内のＵＶ−Ｃランプ、及び前記空気流出領域３１３に設けられたファンを、それぞれ電源と連結することができる。

【0076】

図５Ａは、一具現例による空気浄化装置の第１反応チャンバ１１内部の概略図である。図５Ｂは、一具現例による空気浄化装置の第２反応チャンバ１５内部の概略図である。

【0077】

図５Ａを参照すれば、第１反応チャンバ１１は、内部にＵＶ−Ｃランプ１２、及び前記ＵＶ−Ｃランプ１２周囲にランダムに配置された１個以上の光触媒構造物１３が位置している。図５Ｂを参照すれば、第２反応チャンバ１５は、内部にオゾン分解用触媒構造体１６複数個が積層されている。

【0078】

他の一具現例による空気浄化システムは、前述のオゾン分解用触媒構造体を含む空気浄化装置を含んでもよい。前記空気浄化システムは、必要によっては、制御装置、温度調節機などをさらに具備することができる。

【0079】

以下、本発明の実施例及び比較例を記載する。しかし、下記実施例は、本発明の一実施例にすぎず、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。

【実施例】

【0080】

（オゾン分解用触媒構造体の製造）
実施例１：オゾン分解用触媒構造体の製造
水２５０ｍｌに、ＭｎＣｌ_２・４Ｈ_２Ｏ３９．４ｇとＫＭｎＯ_４ ３１．６ｇとを添加して撹拌し、混合液を得た。前記混合液２５０ｍＬを、水熱反応器において、２時間にわたって２２０℃まで昇温させ、２２０℃で３時間反応させた後で濾過した。その後に得られた沈殿物を１００℃で２時間乾燥させ、バルク状態のα−ＭｎＯ_２を得た。前記バルク状態のα−ＭｎＯ_２を水中に分散させたα−ＭｎＯ_２含有溶液（固形分約１０％含量）をミリングし、約２．５μｍ平均径（Ｄ５０）のα−ＭｎＯ_２粒子を含むα−ＭｎＯ_２分散液を得た。

【0081】

丸い形態のＭｇＯ、ＳｉＯ_２及びＡｌ_２Ｏ_３の成分を５０％以上含む直径９３ｍｍｘ高さ５０ｍｍの多孔性コーディエライト（cordierite）モノリス（９３Ｘ５０ｍｍ／３００ｃｐｓｉ、株式会社セラコム製）を準備した。前記α−ＭｎＯ_２分散液に、前記多孔性コーディエライトモノリスをディッピング（dipping）した後で乾燥させ、α−ＭｎＯ_２粒子が多孔性コーディエライトモノリス内部の気孔及び表面にコーティングされた、図１から分かるようなオゾン分解用触媒構造体を製造した。

【0082】

このとき、前記α−ＭｎＯ_２触媒の含量は、前記多孔性コーディエライトモノリス１００重量部を基準にして、５重量部であった。

【0083】

比較例１：多孔性コーディエライトモノリス
丸い形態のＭｇＯ、ＳｉＯ_２及びＡｌ_２Ｏ_３の成分を５０％以上含む直径９３ｍｍｘ高さ５０ｍｍの多孔性コーディエライトモノリス（９３Ｘ５０ｍｍ／３００ｃｐｓｉ、株式会社セラコム製）を準備した。

【0084】

比較例２：オゾン分解用触媒構造体の製造
水２５０ｍｌに、ＭｎＣｌ_２・４Ｈ_２Ｏ３９．４ｇとＫＭｎＯ_４ ３１．６ｇとを添加して撹拌し、混合液を得た。前記混合液２５０ｍＬを、水熱反応器において、２時間にわたって２２０℃まで昇温させ、２２０℃で３時間反応させた後で濾過し、得られた沈殿物を１００℃で２時間乾燥させ、バルク状態のα−ＭｎＯ_２を得た。前記バルク状態のα−ＭｎＯ_２５０ｇをナイロンメッシュで取り囲んだオゾン分解用触媒構造体を製造した。

【0085】

比較例３：オゾン分解用触媒構造体の製造
前記バルク状態のα−ＭｎＯ_２ ５０ｇの代わりに、バルク状態のα−ＭｎＯ_２１００ｇを使用したことを除いては、比較例２と同一方法でオゾン分解用触媒構造体を製造した。

【0086】

比較例４：オゾン分解用触媒構造体の製造
前記バルク状態のα−ＭｎＯ_２ ５０ｇの代わりに、バルク状態のα−ＭｎＯ_２ ２００ｇを使用したことを除いては、比較例２と同一方法でオゾン分解用触媒構造体を製造した。

【0087】

比較例５：オゾン分解用触媒構造体の製造
前記バルク状態のα−ＭｎＯ_２ ５０ｇの代わりに、バルク状態のα−ＭｎＯ_２ ２７０ｇを使用したことを除いては、比較例２と同一方法でオゾン分解用触媒構造体を製造した。

【0088】

比較例６：オゾン分解用触媒構造体の製造
前記バルク状態のα−ＭｎＯ_２ ５０ｇの代わりに、バルク状態のα−ＭｎＯ_２ ３１２ｇを使用したことを除いては、比較例２と同一方法でオゾン分解用触媒構造体を製造した。

【0089】

（空気浄化装置の作製）
実施例２：空気浄化装置の作製
空気浄化実験は、１ｍｘ１ｍｘ１ｍサイズのチャンバ空間内でなされ、実験に使用する空気浄化装置３００を、図４に示されているように作製した。

【0090】

一面に、空気流入口３１０（ファン含む）が設けられた第１反応チャンバ３１１内部の中央に、ＵＶ−Ｃランプ（２５４ｎｍ波長：１８５ｎｍ波長の比＝９：１、出力：１６Ｗ、ＧＰＨ３５７Ｔ５ＶＨ／４Ｐ、Light Sources Ｉｎｃ．製）を設け、前記ＵＶ−Ｃランプ周囲に、ステンレス網の表面及び内部に、ＴｉＯ_２光触媒がコーティングされた光触媒フィルタをランダムに配置した。前記光触媒フィルタに使用されたＴｉＯ_２は、Degussa Ｐ２５ ＴｉＯ_２（７５％アナターゼ／２５％ルチル、日本アエロジル（株）製）であり、前記使用されたステンレス網は、２ｍｍｘ２ｍｍメッシュであるステンレス網を、長手方向に沿って同一間隔で、前記ＵＶ−Ｃランプを嵌め込むことができるように、円形ホールを形成し、隣接する円形ホールの中間地点を曲折し、ジグザグ形態になるようにした前記ＵＶ−Ｃランプ周囲に、多層構造を有する連続構造体に作製したステンレス網であり、ディップコーティング法を利用してコーティングした。

【0091】

第２反応チャンバ３１２は、内部に、実施例１によって製造されたオゾン分解用触媒構造体８個を積層させた。前記第１反応チャンバ３１１と第２反応チャンバ３１２は、連結管３２１によって連結し、第１反応チャンバで発生したオゾンが含まれた空気を、第２反応チャンバに流入する通路として使用した。第２反応チャンバ３１２の一面、に空気流出口３１３を設け、それを介して浄化された空気が排出された。このとき、前記空気流出口３１３にファンを設けた。

【0092】

また、第１反応チャンバ３１１内のＵＶ−Ｃランプ、及び前記空気流出領域３１３に設けられたファンをそれぞれ電源と連結した。

【0093】

実施例３：空気浄化装置の作製
第１反応チャンバ３１１内部の中央に、ＵＶ−Ｃランプ（２５４ｎｍ波長：１８５ｎｍ波長の比＝９：１、出力：１６Ｗ）の代わりに、ＵＶ−Ｃランプ（２５４ｎｍ波長：１８５ｎｍ波長の比＝９：１、出力：２５Ｗ）を使用したことを除いては、実施例２と同一方法で空気浄化装置を作製した。

【0094】

実施例４〜１０：空気浄化装置の作製
第２反応チャンバ３１２内部に、実施例１によって製造されたオゾン分解用触媒構造体をそれぞれ１個〜７個を積層して使用したことを除いては、実施例２と同一方法で空気浄化装置をそれぞれ作製した。

【0095】

比較例７：空気浄化装置の作製
第１反応チャンバ３１１内部の中央に、ＵＶ−Ｃランプ（２５４ｎｍ波長：１８５ｎｍ波長の比＝９：１、出力：１６Ｗ）の代わりに、ＵＶ−Ｃランプ（３６５ｎｍ波長、出力：１５Ｗ）を使用したことを除いては、実施例２と同一方法で空気浄化装置を作製した。

【0096】

比較例８：空気浄化装置の作製
第１反応チャンバ３１１内部の中央に、ＵＶ−Ｃランプ（２５４ｎｍ波長：１８５ｎｍ波長の比＝９：１、出力：１６Ｗ）の代わりに、ＵＶ−Ｃランプ（２５４ｎｍ波長、出力：８Ｗ）を使用したことを除いては、実施例２と同一方法で空気浄化装置を作製した。

【0097】

比較例９：空気浄化装置の作製
第２反応チャンバ３１２は、内部に、実施例１によって製造されたオゾン分解用触媒構造体の代わりに、比較例１によって準備された多孔性コーディエライトモノリスを使用したことを除いては、実施例２と同一方法で空気浄化装置を作製した。

【0098】

比較例１０〜１４：空気浄化装置の作製
第２反応チャンバ３１２は、内部に、実施例１によって製造されたオゾン分解用触媒構造体の代わりに、比較例２〜６によって製造されたオゾン分解用触媒構造体を使用したことを除いては、実施例２と同一方法で空気浄化装置をそれぞれ作製した。

【0099】

分析例１：ＸＲＤ（X‐ray diffraction）データ：α−ＭｎＯ_２含有層成分分析
実施例１によるオゾン分解用触媒構造体のα−ＭｎＯ_２触媒に対してＸＲＤ実験を行った。水熱合成法で合成したα−ＭｎＯ_２触媒分散液を濾過して乾燥させて得られた粉末をＸＲＤ測定した。その結果を図２に示した。

【0100】

ＸＲＤ分析器としては、ＣｕＫαradiation（１．５４０５９８Å）を利用したRigaku ＲＩＮＴ２２００ＨＦ＋回折計（diffractometer）を利用した。

【0101】

図２を参照すれば、実施例１によるオゾン分解用触媒構造体のα−ＭｎＯ_２触媒は、回折角２θが、約１３゜、約１８゜、約２９゜、約３７゜及び約６０゜において、それぞれ明らかなピークが示された。それにより、オゾン分解用触媒構造体のα−ＭｎＯ_２触媒は、純粋な（pure）α−ＭｎＯ_２であることを確認することができる。

【0102】

評価例１：有害ガス低減性能評価
（１）エチレンガス低減性能評価
１ｍｘ１ｍｘ１ｍのチャンバ空間内に所定濃度のエチレンを入れ、実施例２、実施例３、比較例７及び比較例８による空気浄化装置について、第２反応チャンバ内において、実施例１によって製造されたオゾン分解用触媒構造体を設けないまま、空気浄化装置を稼動し、エチレンガス低減性能に係わる評価を行った。空気浄化装置の稼動時間の経過によるチャンバ空間内に残存しているエチレンの濃度を測定し、その結果を図５、表１及び表２にそれぞれ示した。

【0103】

【表1】

【0104】

【表2】

【0105】

図５を参照すれば、実施例２による空気浄化装置は、エチレンガスの初期濃度が６０ｐｐｍである場合、６時間後、エチレンガスが完全に除去されたことを確認することができる。

【0106】

前記表１を参照すれば、実施例３による空気浄化装置は、エチレンガスの初期濃度が５４ｐｐｍである場合、４０分後、エチレンガスが完全に除去されたことを確認することができる。それと比較し、表２を参照すれば、比較例７及び比較例８による空気浄化装置は、エチレンガスの初期濃度が５０ｐｐｍである場合、１８０分後にも、相変らず同一濃度のエチレンガスが存在するということを確認することができる。

【0107】

それにより、実施例２及び実施例３による空気浄化装置は、いずれも比較例７及び比較例８による空気浄化装置に比べ、短時間内にエチレンガスが完全に除去されたことが分かる。また、実施例３による空気浄化装置が、実施例２による空気浄化装置と比較し、エチレンガス除去能がさらに改善されている。

【0108】

（２）アンモニアガス及びアセトアルデヒドガスの低減性能評価
実施例２による空気浄化装置について、第２反応チャンバ内に、実施例１によって製造されたオゾン分解用触媒構造体を設けないまま、アンモニアガス及びアセトアルデヒドガスの低減性能に対する評価を行った。その結果を、図７及び図８にそれぞれ示した。

【0109】

図７を参照すれば、実施例２による空気浄化装置は、アンモニアガスの初期濃度が５０ｐｐｍである場合、３０分後、アンモニアガスが完全に除去されたことを確認することができる。図８を参照すれば、実施例２による空気浄化装置は、アセトアルデヒドガスの初期濃度が４０ｐｐｍである場合、３時間後、アセトアルデヒドガスが完全に除去されたことを確認することができる。

【0110】

それにより、実施例２による空気浄化装置は、短時間内に、アンモニアガス及びアセトアルデヒドガスがいずれも完全に除去されたことが分かる。

【0111】

評価例２：オゾン分解性能評価
（１）オゾン分解性能評価１
実施例２による空気浄化装置の第１反応チャンバを介して、エチレンガスなどを除去する工程中に発生して蓄積されるオゾンについて、第２反応チャンバ内部に積層された実施例１によるオゾン分解用触媒構造体のオゾン分解性能を評価した。その結果を図６に示した。

【0112】

図６を参照すれば、実施例２による空気浄化装置に含まれた第２反応チャンバ内部に設けられた実施例１によるオゾン分解用触媒構造体は、２０時間経過後にも、オゾン濃度が約０．１６ｐｐｍとオゾン分解性能にすぐれている。

【0113】

（２）オゾン分解性能評価２
実施例４〜１０、比較例９及び比較例１０〜１４による空気浄化装置について、周囲にエチレンガスがない状態で、第１反応チャンバ内部の中央に設けられたＵＶ−Ｃランプによって発生して蓄積されるオゾンの濃度を測定し、第２反応チャンバ内部に積層された実施例１及び比較例２〜６によるオゾン分解用触媒構造体のオゾン分解性能を評価した。その結果を表３及び表４にそれぞれ示した。

【0114】

【表3】

【0115】

【表4】

【0116】

前記表３を参照すれば、比較例９による空気浄化装置に含まれた第２反応チャンバ内部に設けられた比較例１によるオゾン分解用触媒構造体と比較し、実施例４〜１０による空気浄化装置に含まれた第２反応チャンバ内部に設けられた実施例１によるオゾン分解用触媒構造体は、いずれも３時間経過後、オゾン濃度が０．２０ｐｐｍ以下と、オゾン分解性能にすぐれている。また、実施例１によるオゾン分解用触媒構造体個数の増加により、オゾン分解性能がさらに向上することを確認することができる。

【0117】

それと比較し、表４を参照すれば、比較例１０〜１４による空気浄化装置に含まれた第２反応チャンバ内部に設けられた比較例２〜６によるオゾン分解用触媒構造体は、いずれも４時間経過後にも、１．５５ｐｐｍ以上のオゾン分解性能を示した。

【0118】

それにより、実施例４〜１０による空気浄化装置に含まれた第２反応チャンバ内部に設けられた実施例１によるオゾン分解用触媒構造体が、比較例９〜１４による空気浄化装置に含まれた第２反応チャンバ内部に設けられた比較例１〜６によるオゾン分解用触媒構造体と比較し、オゾン分解性能が改善されることを確認することができる。

【0119】

評価例３：有害菌低減性能評価
実施例２による空気浄化装置について、かび、大腸菌、緑膿菌、ブドウ状球菌の有害菌低減性能に対する評価を、韓国建設生活環境研究院によるＫＳＩ ２００８：２０１３に準じる方法を利用して行った。すなわち、８ｍ^３のチャンバ内部に、一定濃度の試験菌株を分散させ、空気浄化器を３時間作動させた後、チャンバ内部の細菌減少率を測定し、その結果を下記表５に示した。

【0120】

【表5】

【0121】

［表５］を参照すれば、実施例２による空気浄化装置は、かび、大腸菌、緑膿菌、ブドウ状球菌の細菌減少率が９３．４％以上と、有害菌低減性能にすぐれている。

【0122】

以上、添付図面を参照しながら、実施例について詳細に説明したが、本発明は、関連例に限定されるものではない。本発明が属する技術分野において通常の知識を有した者であるならば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種変更例または修正例に想到するということは、明らかであり、それらについても、当然のこととして、本発明の技術的範囲に属するものであると理解される。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】