(57)【要約】【課題】光触媒の分解反応を効率的に行い、酸性及び塩基性を示す種々の臭気ガスに適用可能であり、光触媒材料に対する照射時間の短縮と長期に渡って脱臭効果を良好に保持する脱臭素子、その製造方法、及び脱臭素子を用いた冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】ハニカム形状を有する基材１および前記基材１上に設けられた脱臭材料層からなり、前記脱臭材料層が、金属酸化物３および光触媒４からなり、前記金属酸化物３が、金属水酸化物および液状成分からなる分散液を、前記基材１上に塗布し、加熱することにより形成した。【選択図】        図１
2004216255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム形状を有する基材および前記基材上に設けられた脱臭材料層からなり、
前記脱臭材料層が、金属酸化物および光触媒からなり、
前記金属酸化物が、金属水酸化物および液状成分からなる分散液を、前記基材上に塗布し、加熱することにより形成されている脱臭素子。
【請求項２】
前記金属水酸化物が、水酸化マグネシウムからなる請求項１記載の脱臭素子。
【請求項３】
前記脱臭材料層が、さらに、臭気物質を捕捉する吸着剤を含む請求項１記載の脱臭素子。
【請求項４】
前記光触媒が、酸化チタンである請求項１記載の脱臭素子。
【請求項５】
前記基材が、多孔質セラミックス、セラミックス繊維または金属材料からなる請求項１記載の脱臭素子。
【請求項６】
前記分散液が、さらに、シリカのコロイド粒子を含む請求項１記載の脱臭素子。
【請求項７】
前記吸着剤が、活性炭、ゼオライトおよびシリカからなる群より選ばれた少なくとも１種である請求項３記載の脱臭素子。
【請求項８】
通風路を有する本体、前記通風路内を冷却するための冷媒、前記冷媒が循環する配管、前記配管中を循環する冷媒の流量調節器、および前記通風路内に設けられた脱臭素子からなる冷凍サイクル装置であって、
前記脱臭素子が、ハニカム形状を有する基材および前記基材上に設けられた脱臭材料層からなり、
前記脱臭材料層が、金属酸化物および光触媒からなり、
前記金属酸化物が、金属水酸化物および液状成分からなる分散液を、前記基材上に塗布し、加熱することにより形成されている冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記脱臭素子に光を照射する光源をさらに備える請求項８記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記脱臭素子を加熱する加熱手段をさらに備える請求項８記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記加熱手段が、前記脱臭素子を１５０℃以上で加熱する機能を有する請求項１０記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
（ａ）金属水酸化物および液状成分からなる分散液を、ハニカム形状を有する基材上に塗布し、加熱することにより、金属酸化物からなる担体層を形成する工程と、（ｂ）前記担体層に光触媒を担持させる工程とを有する脱臭素子の製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ａ）が、前記基材上に塗布された前記分散液の塗膜を、空気中で、５００℃以上で加熱することにより、前記担体層を形成する工程である請求項１２記載の脱臭素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、臭気物質を空気中から除去する上で有用な脱臭素子、その製造方法、および脱臭素子を用いた冷凍サイクル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
悪臭を放つ臭気物質は、種々の発生源、例えば日常の生活環境、工場、し尿処理場、ごみ処理場などの施設より発生し、悪臭公害の原因として問題となっている。この臭気物質としては、アンモニア、アミン類（トリメチルアミン、トリエチルアミン等）などの窒素含有化合物、硫化水素、メルカプタン類（メチルメルカプタン等）などの硫黄含有化合物、アルデヒド類（ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等）、低級脂肪酸類（蟻酸、酢酸、吉草酸等）など、多くの化合物が知られている。
【０００３】
このような臭気物質の脱臭処理には、活性炭が広く使われている。しかし、活性炭は、アンモニアなどの窒素含有化合物や、硫化水素などの硫黄含有化合物に対する吸着容量が小さい。また、活性炭のみを使用しても、種々の臭気物質を吸着することができないという問題がある。そこで、活性炭に、ハロゲン化合物、金属イオン、酸、アルカリなどを担持させた吸着剤が提案されている。しかしながら、それらの吸着剤を使用しても、未だ十分な脱臭能力を発揮するには至っていない。
また、ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナなども、脱臭素子として利用されている。しかし、それらは、臭気物質の吸着能が小さく、また、吸着量の増加とともに脱臭能力の指標となる平衡吸着濃度が上昇するので、処理時間の経過とともに臭気の除去が不十分となる。
【０００４】
そこで、このような脱臭能力の限界を改善するものとして、酸化チタンなどの光触媒を利用した脱臭処理方法がある。この方法では、紫外線などの光線照射によって、光触媒表面に吸着した臭気物質が酸化分解される。したがって、光触媒が十分な反応表面を有し、光線照射を継続する限り、高い処理能力を有している。しかしながら、光触媒を利用した脱臭処理方法では、光線照射が行われないときは、臭気物質の酸化分解が行われない。すなわち、常に光が光触媒に照射されていないと、脱臭効果を期待することができない。
そこで、このような問題点を改善する脱臭素子として、吸着剤と光触媒との混合物を焼結したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２１３８４１５号公報（請求項１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、具体的に提案されている脱臭素子は、酸性固体触媒である酸化チタンを光触媒として用いており、共に用いるゼオライトやシリカなどの吸着剤も、固体表面が酸性状態となっている。つまり光触媒を用いた脱臭素子は、塩基性物質に対する吸着性には優れているものの、酸性物質に対する積極的な吸着除去を期待することが難しいといった問題がある。アルミナからなる吸着剤は、酸性物質を吸着するものと期待されるが、アルミナは、シリカや酸化チタンと比較して、電気陰性度が小さく、脱臭素子におけるアルミナの比率が増加するにつれて、材料自身の親水性が増大する。そして、脱臭素子による水分の吸着量が増加することとなり、吸着しなければならない臭気物質の吸着量が減少するといった問題がある。
【０００７】
したがって、上述の脱臭素子を空調機器や冷蔵庫などの各種冷凍サイクル装置に搭載した場合には、長期間使用することによって脱臭素子の能力が低下したり、吸着しきれない臭気物質により、さらなる悪臭の問題が生じたりする。
【０００８】
本発明は、上述のような問題を解決するために、光触媒による臭気物質の分解反応を効果的に行うことを目的とする。また、本発明は、酸性物質（例えばメチルメルカプタン、ジメチルサルファイド等）および塩基性物質（例えばアンモニア、トリメチルアミン等）のどちらの臭気物質に対しても良好な脱臭特性を有する脱臭素子を提供することを目的とする。さらに、本発明は、長期間にわたって脱臭効果を持続することができる脱臭素子を用いた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハニカム形状を有する基材および前記基材上に設けられた脱臭材料層からなり、前記脱臭材料層が、金属酸化物および光触媒からなり、前記金属酸化物が、金属水酸化物および液状成分からなる分散液を、前記基材上に塗布し、加熱することにより形成されている脱臭素子を提供する。
【００１０】
前記金属水酸化物は、水酸化マグネシウムであることが好ましい。前記脱臭材料層は、さらに、臭気物質を捕捉する吸着剤を含むことが好ましい。前記光触媒は、酸化チタンであることが好ましい。前記基材は、多孔質セラミックス、セラミックス繊維または金属材料からなることが好ましい。前記分散液は、さらに、シリカのコロイド粒子を含むことが好ましい。前記吸着剤は、活性炭、ゼオライトおよびシリカからなる群より選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。
【００１１】
また本発明は、通風路を有する本体、前記通風路内を冷却するための冷媒、前記冷媒が循環する配管、前記配管中を循環する冷媒の流量調節器、および前記通風路内に設けられた脱臭素子からなる冷凍サイクル装置であって、前記脱臭素子が、ハニカム形状を有する基材および前記基材上に設けられた脱臭材料層からなり、前記脱臭材料層が、金属酸化物および光触媒からなり、前記金属酸化物が、金属水酸化物および液状成分からなる分散液を、前記基材上に塗布し、加熱することにより形成されている冷凍サイクル装置を提供する。
この冷凍サイクル装置は、さらに前記脱臭素子に光を照射する光源を備えることが好ましい。さらに、前記脱臭素子を加熱する加熱手段を備えることが好ましい。前記加熱手段は、前記脱臭素子を１５０℃以上で加熱する機能を有することが好ましい。
【００１２】
また本発明は、（ａ）金属水酸化物および液状成分からなる分散液を、ハニカム形状を有する基材上に塗布し、加熱することにより、金属酸化物からなる担体層を形成する工程と、（ｂ）前記担体層に光触媒を担持させる工程とを有する脱臭素子の製造方法を提供する。
前記工程（ａ）は、前記基材上に塗布された前記分散液の塗膜を、空気中で、５００℃以上で加熱することにより、前記担体層を形成する工程であることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１にかかる脱臭素子の一例の断面図である。
第１の脱臭素子５は、基材１、および前記基材１上に設けられた脱臭材料層からなり、前記脱臭材料層は、結着剤２、金属酸化物３および光触媒４を含んでいる。基材１は、不織布のような繊維状であっても板状のものであってもよく、特に、表面積の大きなハニカム形状が好ましい。結着剤２は、金属酸化物３や光触媒４と、基材１との密着性を向上させるために用いられる。
【００１４】
次に、第１の脱臭素子５の製造方法を説明する。
まず、金属水酸化物および液状成分からなる分散液を調製する。液状成分には、金属水酸化物に加えて、さらに、結着剤２またはその原料を分散または溶解させることが好ましい。この場合、結着剤２は、金属水酸化物から金属酸化物３を形成する際に、高温条件で加熱されることになるため、無機材料であることが好ましい。
【００１５】
無機材料からなる結着剤２には、例えば、アルカリ−ケイ酸塩系ガラス、シリカ、アルミナなどを用いることが好ましい。また、アルカリ−ケイ酸塩系ガラスは、液状成分中で、水ガラスを形成していることが好ましく、シリカやアルミナは、コロイド粒子として液状成分中に分散していることが好ましい。
【００１６】
液状成分には、金属水酸化物を均一に分散させることができるものを特に限定なく用いることができるが、取り扱いが容易であることなどから、水を用いることが好ましい。
【００１７】
液状成分に分散または溶解させる結着剤２の量は、金属水酸化物１００重量部あたり１〜１００重量部であることが好ましい。結着剤２の量が多すぎると、金属水酸化物より得られる金属酸化物の吸着効果が十分に得られなくなり、少なすぎると、金属酸化物３や光触媒４と、基材１との密着性を向上させる効果が十分に得られない。
【００１８】
次に、上述の分散液に、基材１を浸漬することにより、基材１上に分散液の塗膜を形成する。そして、基材１とともに分散液の塗膜を、高温加熱炉等で所定の温度で加熱し、金属水酸化物を金属酸化物３に変化させることにより、金属酸化物３からなる担体層を形成する。
【００１９】
なお、結着剤２は、上述の分散液に含ませる以外に、どのような方法で基材１上に付与してもよい。例えば、光触媒４を基材１上に付与するときに用いる原料溶液または分散液中に、結着剤を添加することもできる。
【００２０】
ハニカム形状を有する基材１には、金属酸化物３および光触媒４により被覆される面積が大きく、かつ、耐熱性にも優れることから、多孔質セラミックス、セラミックス繊維あるいは金属またはそれらの混合物からなることが好ましい。また、金属水酸化物から得られる金属酸化物３の形状は、薄膜状であっても粒状であってもよい。
【００２１】
金属水酸化物としては、水酸化マグネシウム、水酸化銅、水酸化ニッケル、水酸化鉛、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、水酸化ストロンチウムおよび水酸化コバルトなどがあり、特に水酸化マグネシウムがより好ましい。
【００２２】
金属水酸化物から金属酸化物を得るための加熱温度は、金属水酸化物の種類によって異なるが、１５０〜７００℃程度であり、特に、５００℃以上であることがより好ましい。また、加熱は、空気中または酸素中で行うことが好ましい。
【００２３】
光触媒４としては、酸化チタン、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウムなどが好ましく、特に酸化チタンがより好ましい。また上述した第１の脱臭素子５の構成は、基材１上に結着剤２と金属酸化物３からなる担体層が形成され、その層上に光触媒４が担持されているが、光触媒４は基材１上に形成された結着剤２と金属酸化物３からなる担体層中に入り込んだ状態であってもよい。
【００２４】
次に、光触媒を脱臭素子に担持する方法の詳細を以下に説明する。
まず、光触媒の原料溶液を用いる方法について説明する。
光触媒の原料には、チタンテトライソプロポキシドなどの金属アルコキシド化合物、光触媒の微粒子を分散させた懸濁液などを用いることができる。原料溶液は、ジエタノールアミンなどの塩基性物質や硝酸などの酸性物質を含むアルコール、水などの溶媒に、光触媒の原料を溶解させて調製する。
【００２５】
次いで、得られた原料溶液に、担体層を有する基材を浸漬し、４００〜６００℃で加熱する。加熱により、金属アルコキシドの加水分解反応が進行し、光触媒となる酸化物薄膜が、担体層上に形成される。金属アルコキシドの加水分解反応を利用する方法はゾル・ゲル法と呼ばれる。なお、光触媒の原料溶液には、金属水酸化物が分散されていてもよい。
【００２６】
次に、光触媒微粒子の分散液を用いる方法について説明する。
まず、粒径が数μｍから数ｎｍの光触媒微粒子を分散媒と混合して、光触媒の分散液を調製する。この分散液に、担体層を有する基材を浸漬し、１００〜６００℃で加熱して、担体層の微細孔内に光触媒微粒子を担持する。なお、光触媒の分散液には、金属水酸化物が分散されていてもよい。また、分散媒には、加熱操作によって完全に揮散してしまうものを用いても良いが、結着剤を含む分散媒を用いてもよい。例えば、シリカのコロイド溶液などを用いることが好ましい。
【００２７】
上記の他に、ＣＶＤなどの気相成膜法、（ＮＨ４）２ＴｉＦ６（ヘキサフルオロチタン酸アンモニウム）などを出発原料とする液相析出法（ＬＰＤ；Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などを採用して、光触媒を担体層に担持することもできる。
【００２８】
担体層に担持させる光触媒の量は、光触媒が担体に十分固定され、光照射に伴い発現される光触媒効果が確認される範囲内であれば、特に限定されることはない。また、基材上に形成された脱臭材料層の厚さは、数十〜数百μｍであることが好ましい。脱臭材料層の厚さが薄すぎると、脱臭効果が不十分となり、厚すぎると、表層部だけが脱臭効果を発揮し、下層部の材料が有効に用いられないこととなる。
【００２９】
図２は、図１の脱臭素子を備えた脱臭装置の構成の一例を示す部分断面図である。
第１の脱臭装置９は、第１の脱臭素子５と、光源６とを備えている。光源６は、第１の脱臭素子５に担持された光触媒に光を照射するものである。光触媒は、光が照射されると活性化し、光触媒に接触した臭気物質を酸化分解して、臭気物質を除去する。光源６としては、酸化チタンなどの光触媒を活性化するのに有効な波長である３８０ｎｍ以下に出力ピークを有する紫外線ランプが好ましく、熱陰極管方式でも冷陰極管方式でもよい。また、図中矢印は、空気の流れを示しており、臭気物質を含む空気７は、第１の脱臭装置９内部を通過すると、臭気物質が除去されて、清浄な空気８が第１の脱臭装置９の外部に放出される。
【００３０】
上述のような本実施の形態１にかかる脱臭素子においては、光触媒による臭気物質の分解を行うときに、金属水酸化物を原料として作製した金属酸化物が助触媒的な効果を発現していると考えられ、光触媒だけを用いたときよりも、臭気物質の分解効率が向上する。つまり、金属酸化物が臭気物質と吸着することによって、臭気物質の分解反応の活性化エネルギーが低下し、光触媒による臭気物質の酸化分解反応の効率が向上するものと考えられる。
【００３１】
本発明においては、金属水酸化物の種類によって、基材表面の性状を酸性あるいは塩基性に設計することが可能である。したがって、脱臭対象となる臭気物質の種類によって、脱臭素子の吸着性能を調製することができる。例えば、金属水酸化物の金属元素をＭｇ、Ｃａ、Ｚｎ、ＡｌおよびＮｉなどの電気陰性度の小さい金属元素とすることによって、金属酸化物を形成した脱臭素子の表面は、塩基性を示すことになる。これに対し、光触媒である酸化チタンは、酸性の固体表面を有することから、脱臭素子に酸性および塩基性の両方の特性を付与することができる。このように作製された脱臭素子によれば、硫化水素、メチルメルカプタンなどの酸性臭気ガスや、アンモニア、トリメチルアミンなどの塩基性臭気ガスの両者を高効率で吸着除去することができる。
【００３２】
また、基材上に金属酸化物と光触媒を別々の工程で担持することにより、光触媒の粒子成長などを抑制するとともに、それぞれの材料に適した温度条件で担持することができる。また、光触媒を脱臭素子の最表面に担持させることができる。したがって、光触媒が金属酸化物で埋もれてしまうことがなく、光触媒の効果を有効に発揮させることができる。
さらに、光照射時における臭気物質吸着効果のみならず、光未照射時においても、金属酸化物が高い臭気物質吸着能力を示すことから、光源の点灯時間を短縮させることができる。また、光触媒だけを用いた場合と比べて、使用電力量が少なくて済み、効率よく臭気物質の除去を行うことができる。
【００３３】
実施の形態２
図３は、本発明の実施の形態２にかかる脱臭素子の一例の断面図である。
図３より、第２の脱臭素子１１は、基材１、および前記基材１上に設けられた脱臭材料層からなり、前記脱臭材料層は、結着剤２、金属酸化物３、吸着剤１０および光触媒４を含んでいる。結着剤２は、金属酸化物３、吸着剤１０および光触媒４と、基材１との密着性を向上させるために用いられる。結着剤２は、例えば、金属水酸化物の分散液中、あるいは光触媒４を基材１上に付与するときに用いる原料溶液もしくは分散液中に添加しておくことが好ましい。
第２の脱臭素子１１は、吸着剤１０を用いること以外は、上述した第１の脱臭素子５と同様の方法で製造することができる。
また、液状成分に分散または溶解させる吸着剤１０の量は、金属水酸化物１００重量部あたり１〜１００重量部であることが好ましい。この吸着剤１０は、金属水酸化物から金属酸化物を形成する際に高温条件で加熱されることから、活性炭、ゼオライト、シリカ、アルミナなどの無機材料であることが好ましく、特に、ゼオライトとシリカがより好ましい。
【００３４】
上述した第２の脱臭素子１１の構成は、基材１上に結着剤２、吸着剤１０および金属酸化物３からなる担体層が形成され、その層上に光触媒４が担持されている。しかし、光触媒４は、基材１上に形成された結着剤２、吸着剤１０および金属酸化物３からなる担体層中に入り込んだ状態であってもよい。また、本発明の第２の脱臭素子１１は、前述した図２に示すように、さらに光源を備えて脱臭装置を構成することができる。
【００３５】
本発明においては、吸着剤を担持させたことから、臭気物質に対する吸着能力が増加し、臭気物質の除去効果を向上させることができる。したがって、臭気物質の濃度を低下させることにより、光触媒が臭気物質を分解除去する負担を軽減させ、光触媒に照射する光源の点灯時間を短縮させることができる。
また、吸着剤および金属酸化物の表面の性状がそれぞれ異なることから、基材上に、吸着剤と金属酸化物を担持させたときに担体層の表面に凹凸が形成される。したがって、このような担体層上に光触媒を担持させたとき、脱臭材料層の表面積が、さらに増大し、多種多様な表面性状を有する臭気物質を捕捉することができる。また、吸着剤を担持したことにより、光触媒の近傍に臭気物質を捕捉させる状態を形成するので、効率よく臭気物質の分解を行うことができる。
【００３６】
ここで、金属水酸化物と吸着剤を分散させる液状成分は、金属水酸化物や吸着剤を溶解するものであっても、あるいは溶解しないものであってもよく、金属水酸化物または吸着剤と化学反応を起こさないものであれば特に限定されることはない。また、金属水酸化物から金属酸化物を形成する際に、加熱操作を行うことから、液状成分は、水または水との混合溶液が好ましく、特に、基材上の表面を凹凸にして、表面積を増大させるために、コロイダルシリカを含んだ水溶液を用いることが好ましい。
【００３７】
実施の形態３
図４は、本発明の実施の形態３にかかる脱臭装置の一例の構成図である。
図４より、第２の脱臭装置１２は、臭気物質を含む空気７の吸込口側に設けた加熱手段１３と、臭気物質が除去された空気８の吹出口側に設けた光源６と、前記加熱手段１３および光源６の間に設けた第１の脱臭素子５とを含んでいる。加熱手段１３は、第１の脱臭素子５の表面を加熱するものであり、ヒーター線などによる直接加熱方式であっても、他の熱源から熱を伝える間接加熱方式であってもよく、特に限定されることはない。また、この加熱手段１３による加熱温度は１５０℃以上に設定できることが好ましい。
【００３８】
本発明においては、加熱手段をさらに備えたことから、脱臭素子表面に吸着された水分子や臭気物質の分子を加熱除去させることができる。したがって、臭気物質の濃度を低下させることにより、光触媒が臭気物質を分解除去する負担を軽減させ、光触媒に照射する光源の点灯時間を短縮させることができる。また加熱手段は、金属酸化物および光触媒表面の被毒を解消させることができ、脱臭素子を長期間にわたって、使用することができる。
本発明の脱臭装置は、第１の脱臭素子５を含んだ構成を例に取り説明したが、第１の脱臭素子５に代えて、第２の脱臭素子１１を含んだ構成としてもよい。この構成により、臭気物質の吸着除去能力が向上し、光触媒の効果を発現させるために必要な光源の点灯時間を短縮させることが可能となる。
【００３９】
次に、本発明の脱臭装置を冷凍サイクル装置に備えた例について、以下に説明する。ここで、冷凍サイクル装置は、冷媒、冷媒が循環する配管、および循環する冷媒の流量を調節する流量調節器を有する。この流量調節器には、圧縮機、凝縮器、蒸発器、電磁膨張弁およびキャピラリーチューブなどがある。
【００４０】
実施の形態４
図５は、本発明の実施の形態４にかかる脱臭素子を備えた冷凍サイクル装置の一例の要部面図である。
図５より、冷蔵庫本体１４は、食品などを貯蔵する冷蔵室１５、冷蔵室扉２８および冷蔵室１５の背面と冷蔵庫本体１４との隙間に設けられた通風路１６を備えている。この通風路１６には、冷気循環用ファン２０、第２の脱臭素子１１、第２の脱臭素子１１の表面に光を照射する光源６および配管中を循環する冷媒が気化することによって冷却効果を発現するエバポレータ１７が設置されている。また、冷蔵室１５と通風路１６を隔てる側壁には、通風路１６から冷蔵室１５へ冷気を送る冷気吹出口１８と、冷蔵室１５から通風路１６へ冷気を送る冷気吸込口１９とが設けられている。図中矢印２１は冷蔵庫本体１４内部の空気の流れを示している。
【００４１】
冷蔵室１５内部に保存されている食品からは、種々の臭気物質が放出される。この冷蔵庫本体１４内部の空気は、冷気循環用ファン２０の稼動とともに、冷蔵室１５から冷気吸込口１９を通して、通風路１６に導かれる。そして、冷気吹出口１８を通して、再び冷蔵室１５内部へと移動する。このとき、冷気吸込口１９から通風路１６内に導かれた臭気物質は、第２の脱臭素子１１を通過したときに臭気物質が除去されて、清浄な空気が冷気吹出口１８を通して、再び冷蔵室１５へ放出される。
【００４２】
本発明においては、通風路内に脱臭素子と、光源とを備えたので、冷蔵室から発生する、酸性あるいは塩基性の特性を示す種々の臭気物質を除去することができる。さらに、光源を用いて光触媒による脱臭素子表面の清浄化を行うようにしたので、長期間に渡って優れた脱臭機能を有する冷凍サイクル装置を提供することができる。したがって、臭気物質が、冷蔵室に貯蔵している食品に害を与える影響をなくすことができ、さらに、長期間使用した際にも臭気物質が冷蔵室内に滞留することのない冷凍サイクル装置を提供することができる。
【００４３】
実施の形態５
図６は、本発明の実施の形態５にかかる脱臭素子を備えた冷凍サイクル装置の一例の要部断面図である。
図６より、空調機器本体２２は、空気の吸入口を形成する前面パネル２３、粒径の大きな固形物質を捕らえるプレフィルター２４、第２の脱臭素子１１、第２の脱臭素子１１表面に光を照射する光源６、第２の脱臭素子１１の表面を加熱する加熱手段１３、熱交換器２５、送風ファン２６および風向板２７が設置されている。また図中矢印２１は空気の流れを示している。
【００４４】
室内空気には、有害なホルムアルデヒドやトルエンなどの有機溶剤、食品からの臭い、ペットのし尿臭など、種々の臭気物質が含まれている。この空調機器本体２２内部の空気の流れは、送風ファン２６の稼動とともに、室内空気が前面パネル２３を通して空調機器本体２２内部に導かれる。空調機器本体２２内部に導かれた室内空気は、プレフィルター２４を通過することによって粒径の大きな塵やほこりといった固形物質が取り除かれる。プレフィルター２４を通過した室内空気は第２の脱臭素子１１を通過することにより臭気物質が除去される。そして、臭気物質が除かれた清浄な空気は熱交換器２５、および送風ファン２６を経て風向板２７によって風向を制御されながら空調機器本体２２外部へ放出される。
【００４５】
本発明においては、空調機器内部に脱臭素子、光源および加熱手段を備えたので、脱臭素子に吸着された水分子や臭気物質の分子が加熱手段により加熱除去させることができる。したがって、臭気物質の濃度を低下させることにより、光触媒が臭気物質を分解除去する負担を軽減させ、光触媒に照射する光源の点灯時間を短縮させることができる。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
《実施例１》
水酸化マグネシウム粉末２ｇをコロイダルシリカ水溶液（スノーテックス３０Ｍｌ；日産化学工業（株）製）１Ｌにスターラーにて攪拌しながら添加し、均一に分散するまで攪拌を続けて分散液を調製した。このとき、コロイダルシリカ水溶液に含まれるシリカの量は、約３０ｗｔ％であった。続いて、一定時間経過後、セラミックス繊維にて構成された基材（ハニクル；ニチアス（株）製）を前記分散液に浸漬し、引き上げて、高温加熱炉にて５５０℃で３０分間加熱して担体層を作製した。加熱後、チタニアゾル水溶液（ＳＴＳ−０１；石原テクノ（株）製）に前記担体層を浸漬し、チタニアゾル水溶液から取り出し時に滴下してくる余分な溶液を窒素ガスブローにより除去した後、恒温炉にて２００℃で３０分間加熱した。このように作製された脱臭素子は、担体層が形成された基材に対して、光触媒材料が４００ｍｇ担持されていた。次に、この脱臭素子を用いて臭気物質の除去能力を評価した。
【００４７】
除去する臭気物質として、メチルメルカプタン（ＣＨ３ＳＨ）ガスを選定した。６．７Ｌの容積を持つ容器内に、前記脱臭素子と、光触媒を活性化させる際の光源として用いる、出力９Ｗのブラックライトランプ（ＰＬ−Ｓ９Ｗ／０８；Ｐｈｉｌｉｐｓ社製）を設置した。そして、容器内を真空ポンプで排気後、乾燥空気に対する濃度が１０ｐｐｍとなるように調整されたメチルメルカプタンガスを容器内に導入した。
【００４８】
まず、容器内に設置した光源を照射しないで、６０分間経過後のメチルメルカプタンガスの濃度を測定したところ、０．１ｐｐｍであった。メチルメルカプタンガスは飽和傾向を示すことなく、検出限界の濃度まで低下していた。次に、メチルメルカプタンガスを導入開始後、連続的に光源を照射した場合では、ガス導入後数分にして、検出限界以下の濃度までメチルメルカプタンガスを除去することが確認された。
【００４９】
《比較例１》
実施例１と同じセラミックス繊維で構成した基材を、金属水酸化物を含まない前記コロイダルシリカ水溶液に浸漬し、高温加熱炉にて５５０℃で３０分間加熱して担体層を作製した。加熱後、前記チタニアゾル水溶液に前記担体層を浸漬し、チタニアゾル水溶液から取り出し時に滴下してくる余分な溶液を窒素ガスブローにより除去した後、恒温炉にて２００℃で３０分間加熱した。
このように作製された脱臭素子を用いて、実施例１と同様に、臭気物質としてメチルメルカプタンガス１０ｐｐｍを導入し、臭気物質の除去能力を評価した。まず、容器内に設置した光源を照射しないで、６０分間経過後のメチルメルカプタンガスの濃度を測定したところ、１ｐｐｍであった。しかし、その後、光源を照射すると、メチルメルカプタンガスの急速な濃度低下が確認された。
【００５０】
《比較例２》
実施例１と同じセラミックス繊維で構成した基材を、水酸化マグネシウム粉末２ｇを前記コロイダルシリカ水溶液１Ｌに分散させた分散液に浸漬し、恒温炉にて１００℃で３０分間乾燥させ、水酸化マグネシウムを金属水酸化物のまま担持させた担体層を作製した。乾燥後、前記チタニアゾル水溶液に前記担体層を浸漬し、チタニアゾル水溶液から取り出し時に滴下してくる余分な溶液を窒素ガスブローにより除去した後、恒温炉にて２００℃で３０分間加熱した。
このように作製された脱臭素子を用いて、実施例１と同様に、臭気物質としてメチルメルカプタンガス１０ｐｐｍを導入し、臭気物質の除去能力を評価した。まず、容器内に設置した光源を照射しないで、６０分間経過後のメチルメルカプタンガスの濃度を測定したところ、８ｐｐｍであった。つまり、メチルメルカプタンガスはほとんど除去されずに残留していることが確認された。しかし、その後、光源を照射すると、メチルメルカプタンガスの急速な濃度低下が確認された。
【００５１】
《実施例２》
水酸化マグネシウム粉末２ｇと疎水性ゼオライト（アブセンツ２０００；ユニオン昭和（株）製）２ｇコロイダルシリカ（スノーテックスＰＳ−Ｍ；日産化学工業（株）製）１Ｌをスターラーにて撹拌しながら添加し、均一に分散するまで撹拌を続けて分散液を調製した。そして、この分散液を基材（ハニクル；ニチアス（株）製）に塗布した。ここで、基材に分散液を塗布する方法は、浸漬方式、滴下方式、あるいはスプレー方式などいずれの方法でもよい。続いて、分散液を基材上に塗布後、高温加熱炉にて５００℃で３０分間加熱し、吸着剤と金属酸化物の多孔質薄膜を基材表面上に形成した担体層を作製した。そして、この担体層を、チタニアゾル水溶液（ＳＴＳ−０１；石原テクノ（株）製）に浸漬し、チタニアゾル水溶液から取り出し時に滴下してくる余分な溶液を窒素ガスブローにより除去した後、恒温炉にて２００℃で３０分間加熱した。このように作製された脱臭素子は、担体層が形成された基材に対して、光触媒が４５ｍｇ担持されていた。次に、この脱臭素子を用いて臭気物質の除去能力を評価した。
【００５２】
除去する臭気物質として、アセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ）ガスを選定した。１０Ｌの容積を持つ容器内に、前記脱臭素子と、光触媒を活性化させる際の光源として、冷陰極管タイプのＵＶランプ（Ｋ−ＣＥ１５０−２６−ＨＢＡ；ウエスト電器（株）製）を設置した。そして、容器内を真空ポンプで排気後、乾燥空気に対する濃度が１００ｐｐｍとなるように調整されたアセトアルデヒドガスを容器内に導入した。
まず、容器内に設置した光源を照射しないで、２０分間経過後のアセトアルデヒドガスの濃度を測定したところ、１ｐｐｍであった。続いて、この濃度測定後、光源を照射すると、さらに効率よくアセトアルデヒドガスが除去されることが確認された。
【００５３】
吸着剤を含まないこと以外は実施例２を全て同じ材料で作製した脱臭素子を用いて、実施例２と同様に臭気物質の除去能力を評価した。
まず容器内に設置した光源を照射しないで、２０分間経過後のアセトアルデヒドガスの濃度を測定したところ、１０ｐｐｍであった。つまり、アセトアルデヒドガスはあまり除去されずにほとんど残留していることが確認された。
【００５４】
《実施例３》
容積１０Ｌの容器内に、実施例１と同様の脱臭素子と、脱臭素子を加熱するための加熱手段と、脱臭素子に光を照射する光源（出力９Ｗのブラックライトランプ（ＰＬ−Ｓ９Ｗ／０８；Ｐｈｉｌｉｐｓ社製））とを設置した。
【００５５】
まず、除去する臭気物質としてメチルメルカプタンガスを用い、光を照射しないときの臭気物質の残留濃度を測定した。
容器内の空気を排気後、乾燥空気に対する濃度が１０ｐｐｍとなるように調整されたメチルメルカプタンガスを容器内に導入した。そして、容器内に繰り返しメチルメルカプタンガスを導入していくと、容器内におけるメチルメルカプタンガスの減少挙動は経過時間とともに鈍化し、メチルメルカプタンガスの導入開始後１ヶ月経過時において、ガス導入から６０分経過後における容器内のメチルメルカプタンガスの濃度は１ｐｐｍ（初期能力値０．１ｐｐｍ）まで上昇していた。次に、この脱臭素子を加熱手段によって１５０℃で３０分間加熱した。そして、加熱終了後に再びメチルメルカプタンガスの濃度が１０ｐｐｍとなるように容器内に導入したところ、６０分経過後の残留濃度は初期能力値（０．１ｐｐｍ）まで低下していた。
【００５６】
次に、除去する臭気物質としてアセトアルデヒドガスを用い、光を照射後、加熱手段を用いたときの臭気物質の残留濃度を測定した。
容器内の空気を排気後、乾燥空気に対する濃度が１００ｐｐｍとなるように調整されたアセトアルデヒドガスを容器内に導入した。そして、容器内に繰り返しアセトアルデヒドガスを導入していくと、アセトアルデヒドガスを導入開始後１ヶ月経過時において、ガス導入から６０分経過後における容器内のアセトアルデヒドガスの濃度は３ｐｐｍ（初期能力値１ｐｐｍ）であった。次に、この脱臭素子を加熱手段で加熱すると、アセトアルデヒドガスの濃度は初期能力値（１ｐｐｍ）まで低下し、脱臭素子作製時のアセトアルデヒドガスの脱臭除去能力まで回復していた。
【００５７】
《実施例４》
容積１０Ｌの容器内に、実施例２と同様の脱臭素子と、脱臭素子を加熱するための加熱手段と、脱臭素子に光を照射する光源（出力９Ｗのブラックライトランプ（ＰＬ−Ｓ９Ｗ／０８；Ｐｈｉｌｉｐｓ社製））とを設置した。
【００５８】
まず、除去する臭気物質としてエチルアルコールガスを用い、光を照射しないときの臭気物質の残留濃度を測定した。
容器内の空気を排気後、乾燥空気に対する濃度が１０ｐｐｍとなるように調整されたエチルアルコールガスを容器内に導入した。そして、容器内に繰り返しエチルアルコールガスを導入していくと、容器内におけるエチルアルコールガスの減少挙動は経過時間とともに鈍化し、エチルアルコールガスの導入開始後１ヶ月経過時において、ガス導入から６０分経過後における容器内のエチルアルコールガスの濃度は３ｐｐｍ（初期能力値０．１ｐｐｍ）まで上昇していた。次に、この脱臭素子を加熱手段によって１５０℃で３０分間加熱した。そして、加熱終了後に再びエチルアルコールガスの濃度が１０ｐｐｍとなるように容器内に導入したところ、６０分経過後の残留濃度は初期能力値（０．１ｐｐｍ）まで低下していた。
【００５９】
次に、除去する臭気物質としてアセトアルデヒドガスを用い、光を照射後、加熱手段を用いたときの臭気物質の残留濃度を測定した。
容器内の空気を排気後、乾燥空気に対する濃度が１００ｐｐｍとなるように調整されたアセトアルデヒドガスを容器内に導入した。そして、容器内に繰り返しアセトアルデヒドガスを導入していくと、アセトアルデヒドガス導入開始後１ヶ月経過時において、ガス導入から６０分経過後における容器内のアセトアルデヒドガスの濃度は１ｐｐｍ（初期能力値０．１ｐｐｍ）であった。次に、この脱臭素子を加熱手段によって２００℃で３０分間加熱すると、アセトアルデヒドガスの濃度は０．１ｐｐｍまで低下した。したがって、脱臭素子は、加熱手段によって、機能が再生され初期能力値の濃度まで再びアセトアルデヒドガスを除去することが確認された。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、酸性あるいは塩基性の特性を示すいずれの臭気ガスに対しても、優れた脱臭効果を示す脱臭素子を提供することが可能となり、この脱臭素子を冷凍サイクル装置に備えることにより、長期間にわたって脱臭効果を良好に有することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる脱臭素子の一例の断面図である。
【図２】同脱臭素子を備えた脱臭装置の構成の一例を示す部分断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる脱臭素子の一例の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３にかかる脱臭装置の構成の一例を示す部分断面図である。
【図５】本発明の実施の形態４にかかる脱臭素子を備えた冷凍サイクル装置の一例の要部断面図である。
【図６】本発明の実施の形態５にかかる脱臭素子を備えた冷凍サイクル装置の一例の横断面図である。
【符号の説明】
１  基材
２  結着剤
３  金属酸化物
４  光触媒
５  第１の脱臭素子
６  光源
７  臭気物質を含む空気
８  臭気物質が除去された空気
９  第１の脱臭装置
１０  吸着剤
１１  第２の脱臭素子
１２  第２の脱臭装置
１３  加熱手段
１４  冷蔵庫本体
１５  冷蔵室
１６  通風路
１７  エバポレータ
１８  冷気吹出口
１９  冷気吸込口
２０  冷気循環用ファン
２１  空気の流れ
２２  空調機器本体
２３  前面パネル
２４  プレフィルター
２５  熱交換器
２６  送風ファン
２７  風向板
２８  冷蔵室扉
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004216255.tif 000005
【図４】
2004216255.tif 000006
【図５】
2004216255.tif 000007
【図６】
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