(57)【要約】【課題】臭気成分や有害物質をエネルギー効率的に分解処理することができる脱臭空調システムを提供する。【解決手段】吸込口１２と吹出口１４とを結ぶ空気通路１６に設けられ、空気中に含まれる臭気を除去して脱臭する脱臭ユニット１８と、脱臭ユニット１８により脱臭された空気を吹出口１４から送出する送風機２０とを備えた脱臭空調システムにおいて、脱臭ユニット１８は、電極への電圧印加によって電極間に放電プラズマを発生させ、これにより紫外線を発生させる放電手段１８ａと、放電手段１８ａで発生させた紫外線が照射されることにより生じる光触媒作用によって空気中に含まれる臭気成分や有害物質の分解を行う光触媒担持体１８ｂとを含み、空気中に含まれる臭気成分と有害物質の少なくとも一方の濃度に応じて室内２への外気導入量を調整する外気導入量調整手段３６，３０をさらに備えるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込口と吹出口とを結ぶ空気通路に設けられ、空気中に含まれる臭気や有害物質を除去して脱臭する脱臭ユニットと、前記脱臭ユニットにより脱臭された空気を前記吹出口から送出する送風機とを備えた脱臭空調システムにおいて、
前記脱臭ユニットは、少なくとも一対の電極を有し、前記電極への電圧印加によって前記電極間に放電プラズマを発生させ、これにより紫外線を発生させる放電手段と、前記放電手段で発生させた紫外線が照射されることにより生じる光触媒作用によって空気中に含まれる臭気成分や有害物質の分解を行う光触媒を担持する光触媒担持体とを含んで構成され、
空気中に含まれる臭気成分と有害物質の少なくとも一方の濃度に応じて室内への外気導入量を調整する外気導入量調整手段をさらに備えることを特徴とする脱臭空調システム。
【請求項２】
前記外気導入量調整手段は、臭気成分と有害物質の少なくとも一方の積算量に応じて外気導入量を調整することを特徴とする請求項１に記載の脱臭空調システム。
【請求項３】
前記外気導入量調整手段は、室内の温度変化に応じて外気導入量を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の脱臭空調システム。
【請求項４】
前記外気導入量調整手段は、室内の湿度変化に応じて外気導入量を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の脱臭空調システム。
【請求項５】
光触媒作用で生じた物質を吸着するための吸着フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の脱臭空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電時に発生する紫外線を光触媒に照射して起こる化学反応を用いて、空調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する放電型光触媒による脱臭空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、シックハウス間題などにより居住空間内における空気質改善への要望が高まっている。また、ＣＯ２排出量の削減やエネルギー費用の削減など環境に配慮した空調機器やその運転方法への技術開発ニーズも大きくなっている。空気質改善に対しては、活性炭に代表される吸着剤を用いて臭気物質やＶＯＣ（揮発性有機化合物）などの有害物質を除去することが行われてきた（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この活性炭による吸着では、活性炭自体の寿命が短く、運転費が嵩み、さらに廃棄物が生ずるなどの問題がある。
【０００３】
一方、光触媒によって起こる化学反応を用いて、臭気物質やＶＯＣなどを分解処理する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。光触媒は、その強力な酸化力により多くの有機物質を分解することが可能であり、しかも光触媒自体は経年劣化が少なく、長時間安定した脱臭能力が得られるものと期待されている。この光触媒の励起には、紫外線の照射が必要であり、通常、紫外線ランプを照射することで励起しているが、紫外線ランプの寿命は短いという欠点がある。これに対し、大気中での放電により発生する紫外線を利用し、紫外線源の寿命を長くする脱臭システムが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１４０４１号公報
【特許文献２】特開平９−７９６３７号公報
【特許文献３】特開２００６−３４０８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の従来の光触媒を用いた化学反応による臭気物質やＶＯＣの分解を利用する脱臭システムにおいては、光触媒作用により図１０に示すような化学反応が生じている。このため、物質により反応速度が異なって反応の遅い物質が除去しきれずに残ってしまう場合や、反応の副産物（中間物質）が生じる問題や、さらに光触媒表面への吸着し易さにより除去特性に差が生じてしまう問題がある。こうした問題は、小型の空気清浄機においても存在するが、特にビル用の空調など大型の空調システムに光触媒を搭載した場合に顕著である。
【０００６】
一方、外気を導入して換気を行い、結果的に臭気やＶＯＣを含む室内雰囲気を希釈、除去する場合においては、外気の導入量が多いほど、臭気を含む室内雰囲気を効率的に希釈、除去することができる。しかし、外気の導入と同時に、空調により加温または冷却された空気が排気されてしまうため、エネルギー損失が生じてしまう。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、臭気成分や有害物質をエネルギー効率的に分解処理することができる脱臭空調システム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】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係る脱臭空調システムは、吸込口と吹出口とを結ぶ空気通路に設けられ、空気中に含まれる臭気や有害物質を除去して脱臭する脱臭ユニットと、前記脱臭ユニットにより脱臭された空気を前記吹出口から送出する送風機とを備えた脱臭空調システムにおいて、前記脱臭ユニットは、少なくとも一対の電極を有し、前記電極への電圧印加によって前記電極間に放電プラズマを発生させ、これにより紫外線を発生させる放電手段と、前記放電手段で発生させた紫外線が照射されることにより生じる光触媒作用によって空気中に含まれる臭気成分や有害物質の分解を行う光触媒を担持する光触媒担持体とを含んで構成され、空気中に含まれる臭気成分と有害物質の少なくとも一方の濃度に応じて室内への外気導入量を調整する外気導入量調整手段をさらに備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係る脱臭空調システムは、上述した請求項１において、前記外気導入量調整手段は、臭気成分と有害物質の少なくとも一方の積算量に応じて外気導入量を調整することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項３に係る脱臭空調システムは、上述した請求項１または２において、前記外気導入量調整手段は、室内の温度変化に応じて外気導入量を調整することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項４に係る脱臭空調システムは、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記外気導入量調整手段は、室内の湿度変化に応じて外気導入量を調整することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項５に係る脱臭空調システムは、上述した請求項１〜４のいずれか一つにおいて、光触媒作用で生じた物質を吸着するための吸着フィルタをさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、吸込口と吹出口とを結ぶ空気通路に設けられ、空気中に含まれる臭気や有害物質を除去して脱臭する脱臭ユニットと、前記脱臭ユニットにより脱臭された空気を前記吹出口から送出する送風機とを備えた脱臭空調システムにおいて、前記脱臭ユニットは、少なくとも一対の電極を有し、前記電極への電圧印加によって前記電極間に放電プラズマを発生させ、これにより紫外線を発生させる放電手段と、前記放電手段で発生させた紫外線が照射されることにより生じる光触媒作用によって空気中に含まれる臭気成分や有害物質の分解を行う光触媒を担持する光触媒担持体とを含んで構成され、空気中に含まれる臭気成分と有害物質の少なくとも一方の濃度に応じて室内への外気導入量を調整する外気導入量調整手段をさらに備える。
【００１４】
このため、光触媒作用のみで分解処理できない場合において、室内に臭気成分や有害物質の濃度に応じた量の外気を導入することで、アルデヒドなどのカルボニル類や、酢酸、蟻酸などのカルボン酸などの臭気成分やＶＯＣの分解副産物を、エネルギー効率良く分解処理することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明に係る脱臭空調システムの概略構成図である。
【図２】図２は、濃度と外気導入量の関係の一例を示す図である。
【図３】図３は、光触媒に対する吸着積算量と破過量の一例を示す図である。
【図４】図４は、温度と外気導入量の関係の一例を示す図である。
【図５】図５は、臭気物質の吸着量の温度特性の一例を示す図である。
【図６】図６は、温度と外気導入量の関係の一例を示す図である。
【図７】図７は、臭気物質の吸着破過の湿度依存特性の一例を示す図である。
【図８】図８は、湿度と外気導入量の関係の一例を示す図である。
【図９】図９は、吸着フィルタを備える本発明に係る脱臭空調システムの概念図である。
【図１０】図１０は、光触媒作用による化学反応の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る脱臭空調システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
［実施例１］
図１に示すように、本発明の実施例１に係る脱臭空調システム１０は、吸込口１２と吹出口１４とを結ぶ空気通路１６に設けられ、空気中に含まれる臭気や有害物質を除去して脱臭する脱臭ユニット１８と、脱臭ユニット１８により脱臭された空気を吹出口１４から室内２に送出する送風機２０と、除塵フィルタ２２と、温湿度調整ユニット２４と、濃度センサ２６と、温湿度センサ２８と、動作制御部３０とを備える。さらに、本発明に係る脱臭空調システム１０は、外気導入量調整手段としての排気ダンパ３２および排気ダクト３４と、吸気ダンパ３６および吸気ダクト３８とを備える。
【００１８】
動作制御部３０は、空気通路１６の空気中の物質濃度を検出する濃度センサ２６による検出信号を受信し、この検出信号に応じて吸気ダンパ３６から空気通路１６への最適な外気導入量を求め、吸気ダンパ３６および排気ダンパ３２の開度を調整制御している。また、動作制御部３０は、室内２に設けた温湿度センサ２８から検出信号を受信し、この信号に基づいて温湿度調整ユニット２４の設定温湿度を調整制御している。さらに、動作制御部３０は、脱臭ユニット１８の放電手段１８ａの図示しない駆動電源を制御している。
【００１９】
脱臭ユニット１８は、少なくとも一対の電極（不図示）を有し、電極への電圧印加によって電極間に放電プラズマを発生させ、これによりオゾンおよび紫外線を発生させる放電手段１８ａと、この放電手段１８ａで発生させた紫外線が照射されることにより生じる光触媒作用によって空気中に含まれる臭気成分や有害物質の分解を行う光触媒を担持する光触媒モジュール１８ｂ（光触媒担持体）とを含んで構成されるものである。
【００２０】
上記の実施例１の構成の動作および作用を説明する。
空調のため室内２から送風機２０によって空気通路１６に吸入された空気は、その一部が排気ダンパ３２と排気ダクト３４とを介して屋外４に排気されるのと同時に、同量の外気が吸気ダクト３８と吸気ダンパ３６とを介して屋外４から吸入される。空気通路１６に吸入された外気を含む空気は、除塵フィルタ２２により空気中の塵埃が除去される。除塵フィルタ２２を通過した空気は、温湿度調整ユニット２４によって温湿度センサ２８に基づいて予め定めた湿温度に調整される。そして、脱臭ユニット１８によって空気中に含まれる臭気物質や有害物質が分解、除去される。ここでいう有害物質は、空気中に元々含まれる有害物質の他に、光触媒によって生成した中間物質も含まれる。
【００２１】
脱臭ユニット１８から送り出される空気中に含まれる物質濃度は、空気通路１６に設けた濃度センサ２６により計測される。濃度センサ２６による検出信号は動作制御部３０に送られ、動作制御部３０はこの検出信号に応じて吸気ダンパ３６から空気通路１６への最適な外気導入量を求め、吸気ダンパ３６および排気ダンパ３２の開度を調整制御する。なお、濃度センサ２６としては、半導体センサなど化学物質に反応するセンサを用いることができる。また、濃度センサ２６は、臭気成分と有害物質の少なくとも一方の濃度を検出し、動作制御部３０は、少なくとも一方の濃度に応じて最適な外気導入量を求めてもよい。
【００２２】
ここで、空気中にエタノールやアセトアルデヒドが含まれる場合、分解反応として酢酸を経由して二酸化炭素や水に分解される。しかし、酢酸の分解反応は速度が遅いため、比較的長時間に亘り空気通路１６など脱臭空調システム１０内に留まることとなる。
【００２３】
この場合、濃度センサ２６により酢酸の濃度を監視し、動作制御部３０において、管理目標濃度としてその濃度が閾値の１０倍程度（０．１ｐｐｍ）に収まるように希釈倍率を求め、酢酸の濃度に応じて外気導入量を増減制御する。この場合の制御に用いる酢酸の濃度と外気導入量の関係の一例を図２に模式的に示す。なお、酢酸の代わりに、カルボン酸等の酸性物質やアルデヒドなどのカルボニル基を有する物質の濃度を濃度センサの監視対象とすることができ、この濃度に基づいて外気導入量を増減制御してもよい。
【００２４】
［実施例２］
次に、本発明の実施例２に係る脱臭空調システムについて説明する。この実施例２は、上記の実施例１と同様、濃度センサ２６により物質濃度を計測するものである。空気中にアンモニアを含む場合では、その吸着性の高さにより光触媒モジュール１８ｂの表面にアンモニアが速やかに吸着する。
【００２５】
吸着したアンモニアは、光触媒反応により徐々に分解され、モジュール１８ｂ表面から除去される。しかし、モジュール１８ｂ上に吸着できるアンモニアのガス量は、図３のモジュール１８ｂの入口濃度と出口濃度の比率と積算ガス量の関係として模式的に示すように有限であり、空気中での濃度が高い状態が長時間続く場合には、分解が追い付かずに吸着飽和が生じて流入したアンモニアは除去されずに破過してしまう。
【００２６】
このような状況に対応するため、動作制御部３０は、濃度センサ２６で検出した濃度データを時間積算しておき、その値が例えば脱臭ユニット１８の１台一日あたりの吸着飽和量（例えば、０．１６ｇ）の１０％に達した場合に外気導入量を増加制御することで、吸着飽和による脱臭性能の低下を回避する。この場合の制御に用いる濃度の積算量と外気導入量の関係を図４に模式的に示す。
【００２７】
［実施例３］
次に、本発明の実施例３に係る脱臭空調システムについて説明する。この実施例３は、上記の実施例２と同様、濃度センサ２６により物質濃度を計測するものである。空気中に光触媒モジュール１８ｂに吸着されやすい物質を多く含む場合に、その物質は光触媒モジュール１８ｂ表面に速やかに吸着される。この場合の吸着特性は温度などの外的要因に依存する。空気圧ｐに対する吸着量ａと温度の関係（吸着等温線）を図５に示す。
【００２８】
室温が低く濃度が高い条件で長時間動作が続いた後に室温が上昇した場合、吸着積算量が上昇した室温での光触媒への吸着限界を超え、吸着されていた物質が再放出される事態が生じるおそれがある。そこで、動作制御部３０は、温湿度センサ２８で計測した室温の温度変化に応じて外気導入量を調整制御する。この場合の制御に用いる室温と外気導入量の関係を図６に模式的に示す。
【００２９】
［実施例４］
次に、本発明の実施例４に係る脱臭空調システムについて説明する。この実施例４は、上記の実施例２と同様、濃度センサ２６により物質濃度を計測するものである。空気中に光触媒モジュール１８ｂに吸着されやすい物質を多く含む場合、その物質は光触媒モジュール１８ｂ表面に速やかに吸着される。一方、光触媒モジュール１８ｂ表面には水分子も吸着されるため、臭気物質の吸着過程は水と競合している。そのため臭気物質の吸着特性は湿度に依存することとなる。この場合の吸着破過曲線の湿度依存を図７に示す。
【００３０】
この図７に示すように、周囲湿度が上昇すると水分の吸着が多くなり、結果として臭気物質に対する吸着破過が早まり、流入した臭気物質が吸着されずにそのまま放出されてしまう。そこで、動作制御部３０は、温湿度センサ２８で計測した室内の湿度変化に応じて外気導入量を調整制御する。この場合の制御に用いる湿度と外気導入量の関係を図８に模式的に示す。
【００３１】
［実施例５］
次に、本発明の実施例５に係る脱臭空調システムについて説明する。この実施例５は、上記の実施例１〜４の構成を複数組み合わせた装置からなり、複数の空気通路１６と、それぞれの空気通路１６に配置された脱臭ユニット１８とからなる。動作制御部３０は、各脱臭ユニット１８をそれぞれ運転制御できるようにしてあり、１台の脱臭ユニット１８の分解能力と濃度センサから検出される室内濃度とに応じて、運転する脱臭ユニットの台数と外気導入量とを連動した制御を行う。こうすることで、検出される室内濃度によっては１台運転、２台運転、複数台運転というような運転制御を行うことが可能であり、臭気成分やＶＯＣの分解効率の最適化を図ることができる。これにより、脱臭空調システムの省エネルギーを図り、その更新周期を延伸することも可能である。
【００３２】
［実施例６］
次に、本発明の実施例６に係る脱臭空調システム１００について説明する。この実施例６は、空気通路１６の吹出口１４側に、光触媒作用で生じたカルボン酸やカルボニル基を有する物質を吸着するための吸着フィルタ４０を追加配置したものである。図９に、この実施例６の部分構成を示す。
【００３３】
図９に示すように、吸着フィルタ４０の上流側に、脱臭ユニット１８により発生したオゾンを分解処理するためのオゾン分解フィルタ４２を設けてもよい。また、脱臭空調システムの空調機能においてレターン運転（還気）が可能である場合には、吸着フィルタ４０は空気通路１６の吸込口１２側に設けてもよい。また、この空気通路１６の途中から分岐するダクトやこのダクトを開閉するバルブを設けるとともに、物質濃度を検出する濃度センサを設け、カルボン酸やカルボニル基を有する物質濃度が高い場合にのみ、吸着フィルタ４０を通過できるようにバルブを開閉等してダクトを切り替えるように制御してもよい。
【００３４】
以上説明したように、本発明によれば、吸込口と吹出口とを結ぶ空気通路に設けられ、空気中に含まれる臭気や有害物質を除去して脱臭する脱臭ユニットと、前記脱臭ユニットにより脱臭された空気を前記吹出口から送出する送風機とを備えた脱臭空調システムにおいて、前記脱臭ユニットは、少なくとも一対の電極を有し、前記電極への電圧印加によって前記電極間に放電プラズマを発生させ、これにより紫外線を発生させる放電手段と、前記放電手段で発生させた紫外線が照射されることにより生じる光触媒作用によって空気中に含まれる臭気成分や有害物質の分解を行う光触媒を担持する光触媒担持体とを含んで構成され、空気中に含まれる臭気成分と有害物質の少なくとも一方の濃度に応じて室内への外気導入量を調整する外気導入量調整手段をさらに備える。
【００３５】
このため、光触媒作用のみで分解処理できない場合において、室内に臭気成分や有害物質の濃度に応じた量の外気を導入することで、アルデヒドなどのカルボニル類や、酢酸、蟻酸などのカルボン酸などの臭気成分やＶＯＣの分解副産物を、エネルギー効率良く分解処理することができるという効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明に係る脱臭空調システムは、放電時に発生する紫外線を光触媒に照射して起こる化学反応を用いて、空調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する放電型光触媒による脱臭空調システムに有用であり、特に、ビル用の空調など大型の脱臭空調システムにおいて、外気を導入して換気を行う場合に適している。
【符号の説明】
【００３７】
２  室内
４  屋外
１０，１００  脱臭空調システム
１２  吸込口
１４  吹出口
１６  空気通路
１８  脱臭ユニット
１８ａ  放電手段
１８ｂ  光触媒モジュール（光触媒担持体）
２０  送風機
２２  除塵フィルタ
２４  温湿度調整ユニット
２６  濃度センサ
２８  温湿度センサ
３０  動作制御部（外気導入量調整手段）
３２  排気ダンパ（外気導入量調整手段）
３４  排気ダクト（外気導入量調整手段）
３６  吸気ダンパ（外気導入量調整手段）
３８  吸気ダクト（外気導入量調整手段）
４０  吸着フィルタ
４２  オゾン分解フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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