(57)【要約】【課題】より簡単な構成で放電電圧を調整できる脱臭装置を提供する。【解決手段】脱臭装置の高電圧発生部９において、トランス２１の一次側に自励発振動作を行う発振回路３５を構成し、トランス２１の巻数比を切り換えて、脱臭ユニット２０に供給する二次側出力電圧を変化させる。具体的には、一次巻線２１ａのタップ切り替えを行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスを用いて生成した高電圧を放電させることにより、オゾン及び紫外線を発生させる高電圧放電手段と、
この高電圧放電手段が発生させた紫外線により活性化され、空気中に含まれている臭気成分や有害物質などの分解作用を行う光触媒モジュールと、
前記高電圧放電手段が発生させたオゾンを分解するオゾン分解手段とを送風経路内に配置して構成される脱臭装置において、
前記高電圧放電手段は、前記トランスの一次側において自励発振を行うように構成されると共に、前記トランスの巻数比を切り換えて出力調整を行うことを特徴とする脱臭装置。
【請求項２】
前記高電圧放電手段は、前記トランスの一次巻線の中点付近において、タップ切り替えを行うように構成されることを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
【請求項３】
前記高電圧放電手段は、前記トランスの二次巻線のグランド側において、タップ切り替えを行うように構成されることを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
【請求項４】
トランスを用いて生成した高電圧を放電させることにより、オゾン及び紫外線を発生させる高電圧放電手段と、
この高電圧放電手段が発生させた紫外線により活性化され、空気中に含まれている臭気成分や有害物質などの分解作用を行う光触媒モジュールと、
前記高電圧放電手段が発生させたオゾンを分解するオゾン分解手段とを送風経路内に配置して構成される脱臭装置において、
前記高電圧放電手段は、前記トランスの一次側において自励発振を行うように構成されると共に、前記自励発振の周波数を変化させて出力調整を行うことを特徴とする脱臭装置。
【請求項５】
前記高電圧放電手段は、前記トランスの一次側に配置される共振コンデンサの並列接続数を切り換えることを特徴とする請求項４記載の脱臭装置。
【請求項６】
前記高電圧放電手段は、前記トランスの一次側に配置される共振コンデンサの直列接続数を切り換えることを特徴とする請求項４または５記載の脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電圧放電によりオゾン及び紫外線を発生させ、空気中の臭気成分や有害物質などを分解して脱臭を行う脱臭装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧放電によりオゾン及び紫外線を発生させ、紫外線により光触媒モジュールを活性化させて空気中に含まれている臭気成分や有害物質などの分解作用を行う脱臭装置は、例えば特許文献１などに開示されている。このような脱臭装置は、数１０ｋＨｚの周波数で電極間に数ｋＶの高電圧を放電させる。そして、臭気の発生状況などに応じて脱臭性能を変化させるには、放電電圧を変化させるなどの必要がある。
【０００３】
また、放電電圧がある程度高くなると、放電用の電極間において局所的なスパーク放電が発生する。スパーク放電が繰り返し発生すると電極がダメージを受けて劣化するため、その発生は極力回避することが望ましい。このような観点からも、運転状況に応じて脱臭装置の放電電圧を調整可能とするのが好適であるため、放電用の電源を生成供給する回路にチョッパ回路を用いることが考えられる（特願２００６−９２５０６号参照）。
【特許文献１】特開２００３−３３９８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような構成を想定すると、電力に相応の回路素子を用いて構成する必要があり、回路構成が大掛かりにならざるを得ない。また、スイッチング素子を用いてスイッチング動作を行うためフィルタ回路も必要となり、全体的に設計が煩雑になるといった問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡単な構成で放電電圧を調整できる脱臭装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１記載の脱臭装置は、トランスを用いて生成した高電圧を放電させることにより、オゾン及び紫外線を発生させる高電圧放電手段と、
この高電圧放電手段が発生させた紫外線により活性化され、空気中に含まれている臭気成分や有害物質などの分解作用を行う光触媒モジュールと、
前記高電圧放電手段が発生させたオゾンを分解するオゾン分解手段とを送風経路内に配置して構成される脱臭装置において、
前記高電圧放電手段は、前記トランスの一次側において自励発振を行うように構成されると共に、前記トランスの巻数比を切り換えて出力調整を行うことを特徴とする。
斯様に構成すれば、チョッパ回路のように複雑な電源を必要とせずに、放電電圧を調整することができる。
【０００６】
また、請求項４記載の脱臭装置は、請求項１と同様の前提構成において、
前記高電圧放電手段は、前記トランスの一次側において自励発振を行うように構成されると共に、前記自励発振の周波数を変化させて出力調整を行うことを特徴とする。すなわち、発振周波数を変化させることで、紫外線の照射量やオゾンの発生量を変化させることができるので、請求項１と同様に、複雑な電源を必要とせず放電電圧を調整することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の脱臭装置によれば、極めて簡単な構成によって放電電圧を調整できるので、設計が容易になると共に、装置全体を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１及び図２を参照して説明する。図２は、例えば家庭内のレンジフードなどに取り付けられる脱臭装置の構成を示すものである。脱臭装置１は、ダクト（送風経路）２の内部に、光触媒モジュール３並びにオゾン分解触媒（オゾン分解手段）４を備えており、ダクト２の内部を流通する空気中に含まれている臭い分子や有機物質を吸着して脱臭する。
【０００９】
光触媒モジュール３は、アルミナやシリカ等の多孔質セラミックからなる基体の表面に、酸化チタンなどの光触媒粒子を固定した光触媒フィルタ５を２枚備え、両者間にはステンレス等の薄板をエッチングして網目状に形成した放電電極６が配置されている。また、２枚の光触媒フィルタ５，５の風上側，風下側には、放電電極６と同様に形成された２枚の対極７，７がそれぞれ配置されている。尚、光触媒フィルタ５は必ずしも２枚必要ではなく、想定される臭気成分や有害物質等が比較的少ない場合には、１組の放電電極６と対極７との間に光触媒フィルタ５を挿入して構成しても良い。
【００１０】
電源装置８は、商用交流電源３０より供給される交流電源から１００Ｖの直流電源を生成し、トランスなどを含んで構成される高電圧発生部（高電圧放電手段）９に供給する。そして、高電圧発生部９は、放電電極６と対極７との間に数ｋＶの高電圧を印加して両者間に放電させ、波長が３８０ｎｍ以下の紫外線を発生させる。また、ダクト２の入口側には集塵フィルタ１０が配置され、出口側にはファン１１が配置されている。すなわち、ファン１１を回転させることでダクト２内に空気を流通させて、脱臭作用を促進する。尚、ダクト２の内部に配置されている脱臭装置１の構成部分を、脱臭ユニット２０と称す。
【００１１】
そして、上記のように、放電電極６と対極７との間に放電により発生させた紫外線は、２枚の光触媒フィルタ５に照射されることで光触媒が活性化され、活性酸素が発生する。その活性酸素は、水酸化ラジカル（遊離基）の強い酸化作用によって光触媒フィルタ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て、無臭化若しくは低臭気化する。また、菌細胞膜を脆化させて抗菌作用をなすと共に、上記の酸化分解作用により光触媒フィルタ５の表面における微生物，特に好気性細菌の繁殖を抑制し、脱臭装置１自体や当該装置１が設置されている周囲の壁面の汚れを分解除去する作用もなす。
【００１２】
加えて、電極６，７間の放電により、紫外線と共にオゾンも発生するので、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。
オゾン分解触媒４は、光触媒モジュール３の風下側に所定の間隔をおいて配置され、二酸化マンガンを主体とするハニカム形状の焼結体で構成されており、臭気物質等と反応せずにそのまま流下しようとする余剰オゾンを分解する。尚、オゾン発生手段は、その他、沿面放電電極と高電圧トランスとを組み合わせて構成したり、電解方式を採用して構成されるものでも良い。
【００１３】
図１は、高電圧発生部９の内部構成を示すものである。トランス２１の一次巻線２１ａにおいては、中点タップ２２と一端側との間に、直流電源線２３ａ，２３ｂを介して電源装置８からの直流電圧が供給されている。また、一次巻線２１ａの他端側は、ＮＰＮトランジスタ２４を介して直流電源線２３ｂ側に接続されており、トランジスタ２４のコレクタ，エミッタ間にはフライホイールダイオード２５が逆並列に接続されている。そして、直流電源線２３ｂにおける、トランジスタ２４のエミッタ接続点と一次巻線２１ａとの間にも、同様にＮＰＮトランジスタ２６がエミッタを共通にして挿入され、トランジスタ２６のコレクタ，エミッタ間にもフライホイールダイオード２７が接続されている。また、一次巻線２１ａには並列に、共振コンデンサ２８が接続されている。
【００１４】
直流電源線２３ａ，２３ｂ間には、抵抗素子２９ａ及び２９ｂの直列回路と、抵抗素子３０ａ及３０ｂの直列回路とが接続されており、抵抗素子２９ａ及び２９ｂの共通接続点と抵抗素子３０ａ及３０ｂの共通接続点との間には、抵抗素子３１，トランス２１の帰還巻線２１ｃ，抵抗素子３２ａ及３２ｂの直列回路が接続されている。これらの一次側回路は、２つのトランジスタ２４，２６が交互にオンオフしながら自励発振動作を行う発振回路３５（ロイヤー回路）を構成している。尚、帰還巻線２１ｃの両端における抵抗素子の接続形態は、自励発振の起動を容易にするため非対称となっている。
【００１５】
また、一次巻線２１ａにおいては、中点タップ２２を挟んだ上下にも、タップ３３，３４が形成されており、直流電源線２３ａとタップ３３，３４とは、二連構成のリレー３６によって同時に断続されるように構成されている。すなわち、リレー３６が同時にオンされると、タップ３３，３４間は直流電源線２３ａに短絡されるため、一次巻線２１ａの巻数が見掛け上減少することになる。そして、トランス２１の二次巻線２１ｂの両端は、脱臭ユニット２０における電極６，７間に接続されている。
【００１６】
再び、図２を参照する。センサ部１２は、例えば湿度センサ，温度センサ，臭気センサ，人感センサなどの各種センサによって構成され、ダクト２の入口付近に配置されている。そして、センサ部１２は、これらのセンサの検出状態に応じて、脱臭ユニット２０に対しリレー３６の切り替え制御信号を出力するように構成されている。尚、上記のように制御を行う構成は、ハードウエアロジックで構成しても良いし、ＣＰＵを介在させてソフトウエアで処理するように構成しても良い。
【００１７】
次に、本実施例の作用について説明する。例えば初期状態として、リレー３６はオフ状態とする。電源装置８よりトランス２１の一次側に電源が供給されると、発振回路３５の自励発振動作により、二次側に正弦波状の交流高電圧が出力される。この場合、二次側の出力電圧は４ｋＶ程度であるとする。
そして、例えばセンサ部１２における臭気センサにより検出された空気中の臭気濃度が閾値を超えて、脱臭能力を向上させる必要がある場合には、センサ部１２がリレー３６をオン状態に切り替える。すると、トランス２１の一次巻線２１ａの巻数が見掛け上減少するので、（二次側／一次側）の巻数比は上昇する。その結果、二次側の出力電圧は５ｋＶ程度に上昇する。
【００１８】
尚、自励発振周波数は、一次巻線２１ａのインダクタンスにも依存するため、上記の切り替えに伴って厳密には発振周波数も上昇するが、一次巻線２１ａのインダクタンスは二次巻線２１ｂに比較して小さいため、その変化量はきわめて僅かである。
また、上述したスパーク対策を重視する場合は、初期状態でリレー３６をオンさせて運転し、例えばセンサ部１２における湿度センサにより検出された湿度が８０％程度まで上昇しスパークが発生する可能性が高くなった場合に、リレー３６をオフ状態に切り替えて二次側の出力電圧を低下させるように制御すれば良い。
【００１９】
以上のように本実施例によれば、脱臭装置１の高電圧発生部９において、トランス２１の一次側に自励発振動作を行う発振回路３５を構成し、トランス２１の巻数比を切り換えて、脱臭ユニット２０に供給する二次側出力電圧を変化させるようにした。具体的には、一次巻線２１ａのタップ切り替えを行うようにした。したがって、チョッパ回路のように複雑な電源を必要とせず、極めて簡単な構成によって放電電圧を調整できるので、設計が容易になると共に、装置全体を小型化することができる。
また、一次巻線２１ａの中点付近に設けたタップ３３，３４をリレー３５によって切り替えるようにしたので、リレー３５の接点間に印加される電圧が低くなるので、低耐圧のリレー３５を使用することができる。
【００２０】
（第２実施例）
図３は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付し説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第２実施例は、トランス２１の二次巻線２１ｂ側においてタップ切換えを行い、出力電圧を調整する。従って、一次巻線２１ａ側のリレー３６は削除されており、それに替えて、二次巻線２１ｂにおけるグランド側の端子にタップ３７が設けられており、そのタップ３７とグランド側端子との間に、リレー３８が配置されている。
【００２１】
トランス２１の二次側に数ｋＶの高電圧を発生させるため、二次巻線２１ｂの一端側はアース（ＧＮＤ）に接続するようにしている。以上が高電圧発生部（高電圧発生手段）３９を構成している。そして、センサ部１２より出力される制御信号により、リレー３８の開閉制御を行うようになっている。
即ち、リレー３８をオンにすれば、二次巻線２１ｂの巻数は見かけ上少なくなるので、トランス２１の（二次側／一次側）の巻数比は小さくなり、二次側出力電圧は例えば４ｋＶとなる。そして、リレー３８をオフにすると、二次巻線２１ｂの巻数は上記の状態から増加して（二次側／一次側）の巻数比は大きくなり、二次側出力電圧は例えば５ｋＶとなる。
【００２２】
以上のように第２実施例によれば、高電圧発生部３９を、トランス２１の二次巻線２１ｂのグランド側でタップ切り替えを行うようにしたので、第１実施例と同様の効果が得られる。そして、二次側でタップ切換えを行う場合でも、リレー３８に耐圧が比較的低いものを選択することができる。
【００２３】
（第３実施例）
図４及び図５は本発明の第３実施例を示すものである。第３実施例の高電圧発生部（高電圧発生手段）４１は、自励発振の発振周波数を切替えるように自励発振回路４２を構成したものである。即ち、トランス２１の一次側に接続する共振コンデンサを、コンデンサ４３，４４の直列回路で構成し、コンデンサ４４の両端を、リレー４５によって短絡可能となるように構成したものである。
即ち、リレー４５をオンにすればコンデンサ４４が短絡された状態となって、発振周波数は例えば２０ｋＨｚとなる。そして、リレー４５をオフにすれば、共振コンデンサの容量は上記の状態から減少するので、発振周波数は例えば２２ｋＨｚに上昇する。
【００２４】
ここで、図５は、入力電圧が一定である場合に、自励発振周波数の変化に応じたオゾン発生量の変化を示すもので、発振周波数が２０ｋＨｚの場合のオゾンの発生率を１．０とすると、周波数１８ｋＨｚの場合は０．９に減少し、周波数２２ｋＨｚの場合は１．１に上昇する。
以上のように第３実施例によれば、高電圧発生部４１は、共振コンデンサの直列接続数を切替えることで自励発振回路４２の発振周波数を変化させ、紫外線の照射量やオゾンの発生量を変化させるので、第１，第２実施例と同様の効果が得られる。
【００２５】
（第４実施例）
図６は本発明の第４実施例を示すものである。第４実施例の高電圧発生部（高電圧発生手段）４６は、第３実施例と同様に、自励発振の発振周波数を切替えるように自励発振回路４７を構成するが、自励発振回路４７は、トランス２１の一次側に接続する共振コンデンサ４８に対して、コンデンサ４９を、リレー５０を介して並列に接続可能としたものである。
【００２６】
即ち、リレー５０をオフにすれば、共振コンデンサは４８のみとなり、発振周波数は例えば２０ｋＨｚとなる。そして、リレー５０をオンにすれば、コンデンサ４９が並列に接続されて、共振コンデンサの容量は上記の状態から上昇するので、発振周波数は例えば１８ｋＨｚに下降する。
以上のように第４実施例によれば、高電圧発生部４６は、共振コンデンサの並列接続数を切替えることで自励発振回路４７の発振周波数を変化させ、紫外線の照射量やオゾンの発生量を変化させるので、第３実施例と同様の効果が得られる。
【００２７】
本発明は上記しかつ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
例えば第１実施例において、温度センサにより検知された温度が例えば４０℃程度に上昇すると、スパークの発生を回避するため放電電圧を低下させたり、人感センサにより周囲に人が存在することが検知された場合は放電電圧を上昇させ、人が検知されない場合は放電電圧を下降させるなどの制御を行っても良い。
第１又は第２実施例と、第３又は第４実施例とを組み合わせて実施しても良い。斯様に構成すれば、例えばスパークの発生を回避するため当初の出力電圧を低下させた場合でも、自励発振周波数を上昇させることで脱臭能力を維持することが可能となる。
第３，第４実施例におけるコンデンサの直列，並列接続数を３以上にしても良い。
また、第３，第４実施例を組み合わせて実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施例であり、高電圧発生部の内部構成を示す図
【図２】脱臭装置の構成を示す図
【図３】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図４】本発明の第３実施例を示す図１相当図
【図５】自励発振回路の発振周波数とオゾン発生率との関係を示す図
【図６】本発明の第４実施例を示す図１相当図
【符号の説明】
【００２９】
図面中、１は脱臭装置、２はダクト（送風経路）、３は光触媒モジュール、４はオゾン分解触媒（オゾン分解手段）、９は高電圧発生部（高電圧放電手段）、２１はトランス、２１ａは一次巻線、２１ｂは二次巻線、２２は中点タップ、２８は共振コンデンサ、３７はタップ、３９，４１は高電圧発生部（高電圧発生手段）、４２自励発振回路、４３，４４はコンデンサ（共振コンデンサ）、４６は高電圧発生部（高電圧発生手段）、４７自励発振回路、４８，４９はコンデンサ（共振コンデンサ）を示す。
【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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