JP2008228831A - 脱臭装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オゾン分解手段を簡単な構成としてオゾン分解触媒を加熱することで臭気物質の吸着、分解を促進し、脱臭効率を向上させた脱臭装置を提供する。
【解決手段】送風ファン11を備えた本体の送風経路２内に、オゾン発生手段３とオゾン分解手段４からなる脱臭機構１を備え、前記オゾン分解手段におけるオゾン分解触媒を担持する支持体を導電性を有する部材で形成し、この支持体に通電することで前記オゾン分解触媒を加熱するようにしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気中に含まれている臭気成分や有害物質などを分解して脱臭をおこなう脱臭装置に関する。

近年、住宅の高気密化の進展、屋外空気汚染の定常化により、居住空間内における空気質改善の要望が高まっている。空気質の中でも、タバコ煙の臭気や介護環境などにおける代謝臭気の低減、または建材から発生するＶＯＣ（揮発性有機物）に代表される有害ガス成分の除去に対するニーズは特に大きくなっている。

これらの要望に対する具体的な方法としては、（１）活性炭に代表される吸着剤を利用する方法。（２）触媒を用いて臭気物質を分解する方法。（３）オゾンを放出して臭気物質を分解する方法。（４）オゾンと触媒からなる脱臭手段により臭気物質を分解する方法などが用いられている。

従来技術のうち、前記（１）の吸着剤および（２）の触媒による脱臭や有害ガス成分の除去については、吸着量や分解量に限界があるため、長期間に亙る使用に際しては脱臭フィルタの交換は不可欠であった。また、脱臭フィルタの寿命期間中であっても、寿命末期には吸着した臭い成分が再び放出されることによる臭気発生の問題があった。一方、前記（３）の方法のように、臭気成分をオゾンと反応させて臭気の質を変え、臭気を低減する方法については、オゾンを臭気環境に放出させる場合の放出量の制御に難点があった。

そこで、これらの問題を解決するため、前記（４）のように、オゾンと触媒を組み合わせた脱臭方法、例えば、特許文献１に記載されているように、高電圧放電によってオゾンや紫外線を発生させる手段と、光触媒作用で空気中に含まれている臭気成分や有害物質などの分解をおこなう光触媒モジュールと、高電圧放電手段により発生させたオゾンを分解するオゾン分解手段とを備えた脱臭装置が提案されている。

この方法は、触媒上に臭気物質や有害物質を吸着させ、この吸着させた物質とオゾンとを接触させることで、例えば（３）の方法に比べて臭気物質とオゾンとの接触面積を増やすことができるため、より効果的に脱臭、除菌効果を得ることができるものである。
特開２００３−３３９８３９号公報

前記（４）の方法で脱臭性能をより向上させるためには、オゾン発生量を増加させたり、触媒の吸着分解性能を向上させたりする方法があるが、前者の場合、大量のオゾンを発生させるためには、装置が大掛かりとなるためコスト高となり、簡便に脱臭性能を向上させるためには、後者の触媒吸着量を増加させる方法が望ましい。

本発明は上記の事情を考慮してなされたものであり、オゾン分解手段を簡単な構成としてオゾン分解触媒を加熱することで臭気物質の吸着、分解を促進し、脱臭効率を向上させた脱臭装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の脱臭装置は、送風ファンを備えた本体の送風経路内に、オゾン発生手段とオゾン分解手段からなる脱臭機構を備え、前記オゾン分解手段におけるオゾン分解触媒を担持する支持体を導電性を有する部材で形成し、この支持体に通電することで前記オゾン分解触媒を加熱するようにしたことを特徴とするものである。

本発明の構成によれば、オゾン分解触媒における臭気物質あるいは有害物質の吸着能力および分解能力を大幅に増大することができ、脱臭効率を向上することができる。

以下、本発明の１実施形態について説明する。家庭内の厨房で調理時に発生した臭気はレンジフードにより換気されるが、これらの臭気物質を脱臭せずに屋外に排気することは生活環境を損ねるものであり好ましくない。図１は、厨房におけるレンジフードなどに取り付けた脱臭装置の概略図であり、脱臭をおこなう対象エリアに設けた風路（２）内には、脱臭装置（１）を配設している。

この脱臭装置（１）は、光触媒モジュール（３）とオゾン分解手段（４）とを備えて、前記風路（２）を流通する空気に含まれる臭い分子や有機物質を吸着し脱臭するものであり、光触媒モジュール（３）は、アルミナやシリカなどの多孔質セラミックからなる基体の表面に、酸化チタンに代表される光触媒粒子を固定した光触媒フィルタ（５）を２枚隣接し、この光触媒フィルタ（５）（５）間には、放電部として、ステンレスなどの薄板をエッチングして網目状に形成した放電電極（６）を立設するとともに、前記２枚の光触媒フィルタ（５）（５）の風上と風下側には、前記放電電極（６）と同様に形成した対極（７）（７）をそれぞれ配置することで構成されている。

なお、前記光触媒モジュール（３）における光触媒フィルタ（５）は、必ずしも２枚隣設せずとも、臭気成分や有害物質が比較的少ない場合には、１枚の光触媒フィルタ（５）の前後に対極（７）と放電電極（６）を設ける構成でもよい。

（９）は高圧の電源装置であり、トランスなどの高電圧発生部（10）により前記放電電極（６）と各対極（７）（７）との間に高電圧を印加するものであって、この構成により、放電電極（６）と対極（７）（７）は紫外線発生用の放電手段として機能し、双方の電極間に放電が起きて波長が３８０ｎｍ以下である紫外線が発生する。

（11）は送風機構としてのファンであり、風路（２）内に前記ファン（11）を風下側として光触媒モジュール（３）やオゾン分解手段（４）を配列することで空気流通を促進し、脱臭作用を助長するものである。前記ファン（11）の風上側には、特に図示しないが、集塵フィルタを配置するようにしてもよい。

上記脱臭装置（１）は、電源装置（９）に通電して高電圧発生部（10）から放電電極（６）に高電圧を与えることで各対極（７）（７）との間にコロナ放電を起こすものであり、発生した紫外線が光触媒フィルタ（５）（５）に照射されることで光触媒を励起し、発生した活性酸素が風路（２）を流下して水酸化ラジカル（遊離基）の強い酸化作用で、光触媒フィルタ（５）（５）の表面に付着した臭気ガス成分や有機化合物の結合を分解し、無臭化若しくは低臭気化することで脱臭するものである。

また、この放電電極（６）と対極（７）が放電すると、紫外線とともにオゾンが発生するため、前記光触媒モジュール（３）は、オゾン発生手段としても機能するものであり、臭気成分を含んだ空気を発生したオゾンと混合し反応させることで臭気成分を酸化分解し脱臭することができる。

光触媒モジュール（３）の風下側の風路（２）内には、光触媒モジュール（３）から所定距離を空けてオゾン分解手段（４）を設置している。このオゾン分解手段（４）は、二酸化マンガンからなるオゾン分解触媒をハニカム形状の導電性セラミックからなる支持体に担持させたものであって、前記光触媒モジュール（３）とともに風路（２）内を流下する空気中に含まれた臭気物質を吸着し、これを前記光触媒モジュール（３）で発生させたオゾンによって反応させ、酸化分解して脱臭するものである。

このとき、回転している前記ファン（11）の近傍は、乱流になっているため、前記オゾン発生手段である光触媒モジュール（３）はファン（11）から充分な距離をとり、空気流が層流となる位置に設けるのが望ましい。なお、オゾン発生手段は、上記の光触媒モジュール（３）による空間放電機構で構成されたものだけでなく、沿面放電電極と昇圧トランスを組み合わせた沿面放電式機構や電解方式によるものでもよい。

しかして、前述したように、前記オゾン分解手段（４）におけるオゾン分解触媒を担持している支持体は導電性を有するものであり、別途加熱用の電源（12）から支持体に通電することにより加熱し、支持体に担持されているオゾン分解触媒を加熱するようにする。このときの加熱温度は、オゾン分解触媒を形成している二酸化マンガン粒子の粒成長を抑制して触媒機能を有効に発現させるため、担体である二酸化マンガンの支持体であるセラミックへの焼き付け温度より低く、脱臭部品などが熱的影響を受けにくい、例えば、５０℃程度とすることが望ましい。

そして、オゾン分解触媒としての前記二酸化マンガンを導電性セラミックの支持体に担持させたオゾン分解手段（４）に通電して加熱させ、オゾン分解触媒の温度を上昇させることで臭気物質をオゾン分解手段（４）へ多量に吸着させ、分解を促進するものであり、具体例として、臭気物質のサンプルガスとしてタバコの主成分のひとつであるアセトアルデヒトを使用し、これをファン（11）によって送風がおこなわれている風路（２）内に流通させてオゾン分解手段（４）の入口と出口におけるアセトアルデヒト（ＣＨ_３ＣＨＯ ）の濃度を測定することで脱臭性能を調査した。

その結果、オゾン触媒脱臭性能の温度依存性を図２のグラフに示すように、時間の経過とともに臭気物質の除去率は低下するが、オゾン分解手段（４）の加熱により触媒使用環境を５０℃とした場合の臭気物質の除去率は、常温の２５℃とした場合に比し、常に３〜４倍の臭気除去効果を得ることができた。

前記実施例においては、オゾン分解手段（４）におけるオゾン分解触媒の支持体を、安定化ジルコニアなどの導電性セラミック製として、その形状をハニカム状としたが、これは風路（２）内への配設による圧力損失を低減し、且つ、臭気物質や有害物質との接触面積を増大するためであり、導電性セラミックでなくとも、導電性の高いアルミニウムや銅を主成分とした支持体を使用してもよい。また、金属製の支持体にセラミックをコーティングし、これによりオゾン分解触媒の担持性を向上させるようにしてもよい。

オゾン分解触媒についても、二酸化マンガンのみで形成するだけでなく、二酸化マンガンに酸化チタンなどの光触媒を含有させると、ＶＯＣ（揮発性有機物）などの有害ガス成分の除去に対しても効果を奏することができ、また、二酸化マンガンに白金（Ｐｔ）やルテニウム（Ｒｕ）などの貴金属を含有させると、これらの貴金属が触媒の吸着分解性能を向上させる助触媒として作用するので、さらに脱臭性能を向上させることができる。

そしてまた、前記脱臭装置の運転制御としては、オゾン発生手段である光触媒モジュール（３）への入力を、オゾンを発生させるオンオフの１サイクルに対してオン時間の割合を所定の比率、例えば、３０％に設定したデューティ比で制御し、光触媒モジュール（３）が作動しているときにオゾン分解手段（４）に通電し加熱するようにしている。

上記に関し、光触媒モジュール（３）の作動時に発生したオゾンは、ファン（11）によりオゾン分解手段（４）に至って吸着物質と接触しこれを分解するが、触媒に吸着された臭気物質が、オゾンにより分解し無臭化されてしまうと、未反応のオゾンは脱臭に寄与せずオゾン分解触媒で分解されてしまう。

そのため、オゾン発生時にはオゾン分解触媒の吸着性能を増大させておく方がより効率的に吸着し分解して脱臭性能を向上できることから、オゾン発生手段の作動時には、オゾン分解触媒を加熱するように制御するものである。

このとき、オゾン発生手段がオンする時点に対してオゾン分解手段（４）のオン時点を所定時間後方にずらすように制御すれば、発生した後に風路（２）を流下するオゾンが、触媒の吸着分解性能が増大した時点でオゾン分解手段（４）の設置場所に至るため、より効果的な吸着分解作用を得ることができる。

なお、前述のようにオゾン発生手段である光触媒モジュール（３）とオゾン分解手段（４）とをデューティ制御で運転するのみでなく、ファン（11）への入力をデューティ制御し運転するようにしてもよい。臭気物質や有害物質は、ファン（11）により風路（２）を流下し、オゾン分解手段（４）における分解触媒の表面に吸着するが、オゾン分解触媒に接触せず吸着されなかった臭気物質などは、脱臭装置（１）外に放出されるものであり、より確実に臭気物質などを捕集するためには、ファン（11）が作動しているときにオゾン分解触媒の吸着性能を増大させた方がよく、そこで、前記ファン（11）の作動に同期してオゾン分解手段（４）への通電をおこなうように制御し、オゾン分解触媒を加熱することで吸着および分解能力を増大し、脱臭性能の向上をはかるものである。

本発明は以上のように構成されており、前記脱臭装置（１）を厨房におけるレンジフードに取り付けることにより、臭気物質あるいは有害物質の屋外への流出を低減させることができ、特に、調理時に、アルコールが分解されて発生するアセトアルデヒトに対しては大きな脱臭効果を奏するものであるが、脱臭装置（１）の設置場所については、前記した家庭内居住空間の厨房におけるレンジフードに限るものではなく、家庭用冷蔵庫における冷却貯蔵空間内部の食品臭気を除去する脱臭装置として適用してもよい。また、エアコンや公共の場所に置かれた分煙機における送風経路に設けられた脱臭装置にも適用できるものである。

本発明の１実施形態を示すレンジフードにおける脱臭システム概略図である。 本発明の１実施例と従来の脱臭性能測定結果を表す比較グラフである。

符号の説明

１ 脱臭装置
２ 風路
３ 光触媒モジュール
４ オゾン分解手段
５ 光触媒フィルタ
６ 放電電極
７ 対極
９ 高圧電源装置
11 ファン
12 加熱用電源

Claims (7)

1. 送風ファンを備えた本体の送風経路内に、オゾン発生手段とオゾン分解手段からなる脱臭機構を備え、前記オゾン分解手段におけるオゾン分解触媒を担持する支持体を導電性を有する部材で形成し、この支持体に通電することで前記オゾン分解触媒を加熱するようにしたことを特徴とする脱臭装置。
2. オゾン分解手段の支持体は、導電性セラミックを主成分とすることを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
3. オゾン分解手段の支持体は、アルミニウムを主成分とすることを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
4. オゾン発生手段が、放電電極と光触媒フィルタとからなる空間放電機構で構成されていることを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
5. オゾン発生手段への入力をデューティ制御し、オゾン発生手段の作動時にオゾン分解手段を加熱することを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
6. 送風ファンへの入力をデューティ制御し、送風ファンの作動時にオゾン分解手段を加熱することを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
7. レンジフードにおける送風経路内に搭載したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の脱臭装置。

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