(57)【要約】      （修正有）【課題】電極に水滴が付着することに起因したスパーク放電の発生を抑え安定した運転が可能な脱臭装置を提供する。【解決手段】送風経路１２内に送風ファン２２と、高電圧放電によってオゾン及び紫外線を発生させる電極部１６と、空気中に含まれる被分解物質を光触媒作用によって分解する光触媒モジュール１８と、送風ファン２２及び電極部１６を制御する制御部２８と、電極部１６におけるスパークの発生を検出する異常検出部４９と備え、制御部２８は、電極部１６の停止状態において送風ファン２２を所定時間駆動させた後に電極部１６で高電圧放電させる起動制御を実行し、異常検出部４９がスパークの発生を検出すると、電極部１６を停止させ、前回の起動制御において送風ファン２２を駆動させた時間より長い時間だけ送風ファン２２を駆動させた後に電極部１６で高電圧放電させる起動制御を実行することを特徴とする。【選択図】図１
2011139846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気が流通する送風経路と、
前記送風経路内に空気を送風する送風ファンと、
高電圧放電によってオゾン及び紫外線を発生させる電極部と、
前記電極部で発生させた紫外線により活性化され、前記送風経路内を流通する空気中に含まれる被分解物質を光触媒作用によって分解する光触媒モジュールと、
前記送風ファン及び前記電極部を制御する制御部と、
前記電極部におけるスパークの発生を検出する異常検出部とを備えた脱臭装置において、
前記制御部は、
前記電極部の停止状態において前記送風ファンを所定時間駆動させた後に前記電極部で高電圧放電させる起動制御を実行し、
前記異常検出部がスパークの発生を検出すると、前記電極部を停止させ、前回の起動制御において前記送風ファンを駆動させた時間より長い時間だけ前記送風ファンを駆動させた後に前記電極部で高電圧放電させる起動制御を実行する
ことを特徴とする脱臭装置。
【請求項２】
前記異常検出部によってスパークの発生が検出され起動制御が実行された後に前記異常検出部によってスパークの発生が検出されると、前記制御部は、前回の起動制御において前記送風ファンを駆動させた時間より長い時間だけ前記送風ファンを駆動させた後に前記電極部で高電圧放電させることを特徴とする請求項１に記載の脱臭装置。
【請求項３】
前記送風経路における前記電極部の上流側に加熱手段が配設され、
前記制御部は、前記起動制御において前記電極部を停止させた状態で前記送風ファン及び前記加熱手段を駆動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中に含まれている臭気成分等の被分解物質を分解して脱臭を行う脱臭装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電電極と対向電極からなる電極部において高電圧放電させることで発生させた紫外線を、酸化チタンなどの光触媒が担持された光触媒モジュールに照射し光触媒を活性化することで、空気中に含まれた臭気成分などの被分解物質を分解する脱臭装置が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４４１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような脱臭装置では、数１０ｋＨｚ程度の周波数で数ｋＶの高電圧を電極部に印加することで高電圧放電を行うため、電極部に結露が発生すると、次のような問題がある。
【０００５】
すなわち、電極部に結露が発生すると、電極上の水滴が放電電極に設けられた突起として機能して、水滴付近の電界が強く歪み、その結果、水滴を起点としてスパーク放電が生じやすくなり、電極部が損傷しやすいと問題がある。
【０００６】
また、放電電極と光触媒モジュールとが水滴によって連結された場合も水滴を介して光触媒モジュールに電流が流れることとなり、水滴が付着した部分の電流密度が局所的に増加して、電極部が損傷しやすという問題がある。
【０００７】
上記の特許文献１に記載された脱臭装置では、スパーク放電の発生を検出すると電極部への電圧印加を停止させることが記載されているが、上記したような電極部に水滴が付着することに起因したスパーク放電の発生を抑えることができず、また、電極部に水滴が付着しており異常原因が解消していないにも関わらず電圧印加を再開するおそれがあるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題を考慮してなされたものであり、電極部に水滴が付着することに起因したスパーク放電の発生を抑えることができるとともに、スパーク放電が発生した場合にもより確実に電極部を乾燥させてから電圧印加を再開することができ、安定した運転が可能な脱臭装置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】
【０００９】
本発明に係る脱臭装置は、空気が流通する送風経路と、前記送風経路内に空気を送風する送風ファンと、高電圧放電によってオゾン及び紫外線を発生させる電極部と、前記電極部で発生させた紫外線により活性化され、前記送風経路内を流通する空気中に含まれる被分解物質を光触媒作用によって分解する光触媒モジュールと、前記送風ファン及び前記電極部を制御する制御部と、前記電極部におけるスパークの発生を検出する異常検出部とを備えた脱臭装置において、前記制御部は、前記電極部の停止状態において前記送風ファンを所定時間駆動させた後に前記電極部で高電圧放電させる起動制御を実行し、前記異常検出部がスパークの発生を検出すると、前記電極部を停止させ、前回の起動制御において前記送風ファンを駆動させた時間より長い時間だけ前記送風ファンを駆動させた後に前記電極部で高電圧放電させる起動制御を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の脱臭装置では、上記構成により、電極部に水滴が付着することに起因したスパーク放電の発生を抑えることができるとともに、スパーク放電が発生した場合にもより確実に電極部を乾燥させてから電圧印加を再開することができ、結露が発生し易い雰囲気下であっても安定して運転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の１実施形態に係る脱臭装置の構成を示す図である。
【図２】図１の脱臭装置における電源回路を電気構成を示す図である。
【図３】図１の脱臭装置の制御を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
本実施形態に係る脱臭装置１０は、例えば、冷蔵庫やレンジフードなどに取り付けられ、送風経路１２内を流通する空気に含まれるアンモニア等の臭気成分やホルムアルデヒド等の有害物質といった被分解物質を分解し脱臭するものであり、図１に示すように、筒状の送風経路１２の内部に配設された脱臭ユニット１１と、脱臭ユニット１１に電気接続され電源部２６と、電源部２６を制御する制御部２８とを備える。
【００１４】
脱臭ユニット１１は、加熱手段１４，電極部１６，光触媒モジュール１８、オゾン分解触媒２０及び送風ファン２２とを備える。
【００１５】
加熱手段１４は、送風経路１２において最上流側に配置されており、送風経路１２内を流通する空気を加熱する。加熱手段１４の後段（すなわち、送風経路１２の下流側）には、電極部１６が配置されている。
【００１６】
電極部１６は、電源部２６と接続されて電源部２６からパルス状高電圧が印加され紫外線及びオゾンを発生させるものであり、送風経路１２の空気流通方向Ｆを横切るように配置された平板状の放電電極１７と、空気流通方向Ｆの前後から所定間隔をあけて放電電極１７を挟むように対向配置された一対の平板状の対向電極１５，１５とを備える。
【００１７】
放電電極１７は、タングステンやステンレス等の金属板をエッチングによって所定形状に成形したもので、空気を流通させるためのスリット１７ａが穿設されている。また、対向電極１５，１５は、放電電極１７と同様、タングステンやステンレス等の金属板をエッチングによって所定形状に成形したもので、空気を流通させるためのスリット１５ａ，１５ａが設けられている。
【００１８】
光触媒モジュール１８は、放電電極１７及び対向電極１５，１５との間に配置されている。光触媒モジュール１８は、多孔質状のセラミック（例えば、アルミナ，シリカなど）からなる基体の表面に酸化チタン等の光触媒材料を塗布し、その光触媒材料を乾燥または焼結させることで基体表面に担持させたものとして構成されている。
【００１９】
オゾン分解触媒２０は、二酸化マンガンを主体にしたハニカム形状の焼結体からなり、放電電極１７の空気流通方向Ｆの下流側に所定距離をあけて送風経路１２内に配設され、放電電極１７および対向電極１５，１５との間で生成したオゾンを酸素に分解する。
【００２０】
送風ファン２２は、送風経路１２内におけるオゾン分解触媒２０の下流側に配設され、空気流通方向Ｆに沿って送風するものであり、送風経路１２内の空気の流れを促進することで脱臭ユニット１１による空気中の被分解物質の分解作用を助長する。
【００２１】
電源部２６は、上記した脱臭ユニット１１に駆動電源を供給するもので、具体的には、電極部１６に駆動電源を供給する放電電源部３０と、加熱手段１４に駆動電源を供給するヒータ駆動部２５と、送風ファン２２に駆動電源を供給するとファン駆動部２７とを備える。
【００２２】
図２に示すように、放電電源部３０は、商用交流電源に接続された電源回路３１と、電極部１６にパルス状の高電圧電源を供給する高電圧発生回路４１と、電極部１６におけるスパーク放電の発生を検出するスパーク検出回路４９とを備える。
【００２３】
この電源回路３１は、整流回路３２と平滑コンデンサ３３とチョッパ回路３４と昇圧回路３５とドライブ回路３６を有し、チョッパ回路３４に設けられたパワートランジスタ３７のオンオフが周期的に繰返されることで、平滑コンデンサ３３からの出力を直流電源に変換する。昇圧回路３５はチョッパ回路３４から出力される直流電源を一定周波数（例えば、２０ｋＨｚ）の交流電源に昇圧するものであり、昇圧トランスを主体に構成されている。
【００２４】
高電圧発生回路４１は、電源回路３１が備える昇圧回路３５の出力端子に接続され、昇圧回路３５から出力される一定周波数の交流電源に基づいてパルス状の高電圧直流電源を生成し、これを電極部１６に入力する。
【００２５】
ドライブ回路３６はパワートランジスタ３７をオンオフするためのパルス状の一定周波数のドライブ信号を生成するものであり、ドライブ信号のパルス幅を変化させることによって、電極部１６に印加される電圧の大きさを調整する。
【００２６】
昇圧回路３５の出力端子には、電圧検出回路４２が接続されており、電圧検出回路４２が昇圧回路３５から高電圧発生回路４１に入力される入力電圧の大きさに応じたレベルの電圧信号を制御部２８に出力する。
【００２７】
また、昇圧回路３５と高電圧発生回路４１との間には、昇圧回路３５の二次側電流を検出するためのシャント抵抗４３が接続され、シャント抵抗４３の両端に昇圧回路３５の二次側電流を整流する整流回路４４が接続されている。整流回路４４の出力線の間には平滑コンデンサ４５が接続され整流回路４４からの整流出力を平滑することで電流信号を生成する。平滑コンデンサ４５には微分回路４６が接続されており、平滑コンデンサ４５において生成された電流信号を微分回路４６が微分することで微分電流信号を生成する。微分回路４６には、スパーク検出回路４９が接続されており、微分回路４６において生成した微分電流信号をスパーク検出回路４９に入力する。微分回路４６の出力側には、微分回路４６において生成した微分電流信号を入力するスパーク検出回路４９が接続されいる。スパーク検出回路４９は、微分電流信号の入力結果を基準信号と比較するものであり、「微分電流信号＞基準信号」を検出した場合に、昇圧回路３５の二次側電流が所定のしきい値以上となり放電電極１７及び対向電極１５，１５の間でスパーク放電が発生したと判断して、スパーク放電の発生を検出するスパーク検出信号を制御部２８に出力する。
【００２８】
制御部２８は、ヒータ駆動部２５、ファン駆動部２７、電源回路３１、電圧検出回路４２、及びスパーク検出回路４９に接続され、電源部２６が備える各種回路を制御することで脱臭ユニット１１を動作を制御する。
【００２９】
すなわち、制御部２８は、ヒータ駆動部２５及びファン駆動部２７に駆動信号をそれぞれ入力することで、ヒータ駆動部２５が加熱手段１４を発熱させることで送風経路１２内を流通する空気を加熱し、また、ファン駆動部２７が送風ファン２２を駆動させて送風経路１２内の空気を空気流通方向Ｆに沿って送風する。
【００３０】
制御部２８は、電源回路３１に設けられたドライブ回路３６に電圧指令信号を入力することで、パワートランジスタ３７のデューティ比（オン時間／オフ時間）を調整し、昇圧回路３５から高電圧発生回路４１に入力される入力電圧を電圧指令信号に応じて変化させる。制御部２８には、電圧検出回路４２より入力される電圧信号によって電極部１６に印加される放電電圧を測定し、その測定結果が所定の目標値となるようにドライブ回路３６に入力する電圧指令信号の大きさを調整する。これにより、電極部１６に印加される放電電圧を制御部２８が設定する所定値に調整し、紫外線およびオゾンの発生量を制御する。
【００３１】
また、制御部２８は、スパーク放電の発生を検出するスパーク検出信号がスパーク検出回路４９から入力されると、パワートランジスタ３７のデューティ比をゼロに設定するようにドライブ回路３６に電圧指令信号を入力し、電極部１６への電圧印加を停止する。
【００３２】
次に、以上のような構成の脱臭装置１０の起動制御について、図３を参照して説明する。
【００３３】
まず、加熱手段１４、電極部１６、及び送風ファン２２への電源供給が遮断された脱臭装置１０の停止状態において、制御部２８は、第１所定時間Ｔ１（例えば、Ｔ１＝５分間）継続して、パワートランジスタ３７のデューティ比をゼロに設定するようにドライブ回路３６に電圧指令信号を入力し、電極部１６への電圧印加を停止させた状態で、ヒータ駆動部２５及びファン駆動部２７に駆動信号をそれぞれ入力する（図３の区間（ａ）参照）。これにより、加熱手段１４によって送風経路１２内の空気を加熱するとともに送風ファン２２が回転駆動することで、加熱手段１４により加熱された空気が、電圧が印加されておらず停止状態にある電極部１６と光触媒モジュール１８とを通って送風経路１２内に流通する。
【００３４】
上記のように加熱手段１４及び送風ファン２２を第１所定時間Ｔ１だけ動作させた後、制御部２８は、送風ファン２２の回転駆動を継続させつつ、ヒータ駆動部２５から加熱手段１４への電源供給を停止するとともに、高電圧発生回路４１からパルス状の高電圧直流電源を電極部１６に印加することで、送風経路１２内に空気流通方向Ｆに空気を流通させた状態で、電極部１６において放電を行い紫外線とオゾンを発生させ脱臭装置１０の運転を開始する（図３の区間（ｂ）参照）。つまり、本実施形態の脱臭装置１０では、電極部１６が停止した状態で加熱手段１４及び送風ファン２２を所定時間だけ動作させた後に、放電電圧を印加して電極部１６で放電させる起動制御を実行する。
【００３５】
脱臭装置１０の運転が開始すると高電圧放電により発生した紫外線が光触媒モジュール１８に照射され、光触媒モジュール１８に担持された光触媒材料は、その紫外線の光エネルギーを受け活性を帯びて光触媒作用を成し送風経路１２内を流通する空気中に含まれているの被分解物質を酸化分解する。
【００３６】
また、電極部１６内を通過する空気は、高電圧放電により発生したオゾンと混合されて、下流側のオゾン分解触媒２０に至る。オゾン分解触媒２０では、空気中の被分解物質と混合された状態のオゾンが分解されると活性酸素が発生し、その活性酸素の酸化力によって被分解物質が酸化分解される。以上のようにして被分解物質が分解され脱臭された空気が、送風ファン２２によって送風経路１２の吐出口から吐出される。
【００３７】
そして、電極部１６及び送風ファン２２が動作した脱臭装置１０の運転時に、電極部１６でスパーク放電が発生し、これを検出するスパーク検出信号がスパーク検出回路４９より制御部２８に入力されると（図３の区間（ｃ）参照）、制御部２８は、上記と同様の起動制御を実行する。
【００３８】
具体的には、制御部２８は、電極部１６への電圧印加を停止するとともに、送風ファン２２を回転駆動させたまま第２所定時間Ｔ２だけヒータ駆動部２５より加熱手段１４に電源を供給する（図３の区間（ｄ）参照）。ここで、第２所定時間Ｔ２は、前回の起動制御において電極部１６の停止状態で加熱手段１４及び送風ファン２２を動作させた第１所定時間Ｔ１より長い時間に設定され、本実施形態では、例えば、１０分間に設定されている。
【００３９】
そして、電極部１６への電圧印加を停止してから第２所定時間Ｔ２経過すると、制御部２８は、加熱手段１４への電源供給を停止するとともに、送風ファン２２の回転駆動を継続させつつパルス状の高電圧直流電源を電極部１６に印加して脱臭装置１０の運転を再開する（図３の区間（ｅ）参照）。
【００４０】
脱臭装置１０の運転を再開した後、再び、放電電極１７及び対向電極１５，１５の間でスパーク放電が発生し、これを検出するスパーク検出信号がスパーク検出回路４９より制御部２８に入力されると（図３の区間（ｆ）参照）、制御部２８は、電極部１６を停止させた状態で加熱手段１４及び送風ファン２２を第３所定時間Ｔ３だけ動作させた後に（図３の区間（ｇ）参照）、放電電圧を印加して電極部１６で放電させる起動制御を実行する。ここで、第３所定時間Ｔ３は、前回の起動制御において電極部１６の停止状態で加熱手段１４及び送風ファン２２を動作させた第２所定時間Ｔ２より長い時間に設定され、本実施形態では、例えば、１５分間に設定されている。また、放電電圧の印加時に制御部２８は加熱手段１４への電源供給を停止する（図３の区間（ｈ）参照）。
【００４１】
そして、脱臭装置１０の運転を再開してから、再び、電極部１６でスパーク放電が発生し、スパーク検出回路４９よりスパーク検出信号が制御部２８に入力されると、前回の起動制御において採用した所定時間より長い時間だけ電極部１６の停止状態において加熱手段１４及び送風ファン２２を動作させた後に電極部１６で放電させる。
【００４２】
以上のように、本実施形態の脱臭装置１０では、電極部１６に放電電圧を印加する前に、加熱手段１４により加熱された空気を電極部１６と光触媒モジュール１８に所定時間吹き付けるように構成されている。脱臭装置１０の停止状態では、送風ファン２２が停止しており空気が送風経路１２内を流通していないことから、脱臭装置１０外部の空気と脱臭装置１０内部に配設された電極部１６や光触媒モジュール１８との間で温度差が生じることがあり、脱臭装置１０外部の空気温度が、電極部１６や光触媒モジュール１８の温度より高い場合であると、送風ファン２２の起動直後に電極部１６や光触媒モジュール１８に結露が生じやすくなるが、送風ファン２２を駆動させて電極部１６と光触媒モジュール１８に空気を吹き付けることで、温度差による結露の発生を防止することができるとともに、脱臭装置１０の起動前に電極部１６や光触媒モジュール１８に結露が既に発生していれば、電極部１６に放電電圧を印加する前に付着した水滴を乾燥させることができる。
【００４３】
しかも、起動制御時に電極部１６及び光触媒モジュール１８に吹き付ける空気は、加熱手段１４によって加熱さているため、より確実に温度差による結露の発生を防止したり、電極部１６や光触媒モジュール１８に付着した水滴を速やかに乾燥させたりすることができる。
【００４４】
また、本実施形態の脱臭装置１０では、スパーク検出回路４９がスパークの発生を検出すると、制御部２８が電極部１６を停止させ、前回の起動制御において送風ファン２２を駆動させた時間より長い時間だけ送風ファンを駆動させた後に電極部１６で放電させるように設定されている。そのため、加熱手段１４、電極部１６、及び送風ファン２２への電源供給が遮断された停止状態から脱臭装置１０を起動する場合には、脱臭装置１０の使用環境に応じて想定される結露量を考慮して、電極部１６を停止させた状態で送風ファン２２を駆動させる所定時間Ｔ１を設定し、想定量以上の結露が発生した場合には、所定時間Ｔ１より長い時間だけ電極部１６を停止させた状態で送風ファン２２を駆動させることで、起動制御における送風ファン２２の駆動時間を結露量に応じて段階的に長く設定することができ、不必要な送風ファン２２の運転を抑えつつ、より確実に電極部１６や光触媒モジュール１８を乾燥させることができる。
【００４５】
なお、上記した本実施形態の脱臭装置１０では、送風経路１２内に加熱手段１４を設け、加熱した空気を電極部１６や光触媒モジュール１８に吹き付けられるように構成したが、本発明はこれに限定されず、送風経路１２内に加熱手段１４を設けることなく送風経路１２内の空気を電極部１６や光触媒モジュール１８に吹き付けるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０…脱臭装置          １１…脱臭ユニット          １２…送風経路
１４…加熱手段          １６…電極部                １７…放電電極
１８…光触媒モジュール  ２０…オゾン分解触媒        ２２…送風ファン
２５…ヒータ駆動部      ２６…電源部                ２７…ファン駆動部
２８…制御部            ３０…放電電源部            ４１…高電圧発生回路
４２…電圧検出回路      ４９…スパーク検出回路
【図１】
2011139846.tif 000003
【図２】
2011139846.tif 000004
【図３】
2011139846.tif 000005