(57)【要約】【課題】触媒活性のためのエネルギー投入量を増加させることなく臭気の分解性能に優れた脱臭装置を提供する。【解決手段】吸気口１と、吸着剤と触媒を含有すると共に前記吸気口１から流入する空気を脱臭する脱臭体２と、前記脱臭体２により浄化された空気を排気する排気口３とを備え、前記吸気口１から流入する空気の一部を酸素富化膜ユニット６内の酸素富化膜（図示せず）を通して供給するようにしたもので、酸素富化膜ユニット６を通して得られた大気の酸素濃度以上の酸素を吸気口１に供給することにより、触媒における酸化分解が促進され、触媒を活性化させるためのエネルギー投入量を増加させることなく、臭気の分解性能をあげることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口と、吸着剤と触媒を含有すると共に前記吸気口から流入する空気を脱臭する脱臭体と、前記脱臭体により浄化された空気を排気する排気口とを備え、前記吸気口から流入する空気の一部を酸素富化膜を通して供給するようにした脱臭装置。
【請求項２】
酸素富化膜をシリコーン系高分子膜で形成した請求項１に記載の脱臭装置。
【請求項３】
酸素富化膜を通して空気を吸引し、得られた酸素富化空気を吸気口に供給する吸気手段を設けた請求項１又は２に記載の脱臭装置。
【請求項４】
吸着剤は、活性炭、ゼオライト、シリカ、アルミナのいずれかを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱臭装置。
【請求項５】
触媒を活性化させる活性手段を備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の脱臭装置。
【請求項６】
触媒をマンガン、コバルト、銅のいずれかを含む酸化金属触媒とし、活性手段として発熱源を用いた請求項５に記載の脱臭装置。
【請求項７】
触媒を白金を含む貴金属触媒とし、活性手段として発熱源を用いた請求項５に記載の脱臭装置。
【請求項８】
触媒を酸化チタンを含む光触媒とし、活性手段として光源を用いた請求項５に記載の脱臭装置。
【請求項９】
光源を紫外光を発する光源とした請求項８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、悪臭やＶＯＣなどの有害物質を吸着および酸化分解により除去する脱臭装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の触媒を用いた脱臭装置としては、吸着剤と組み合わせ、通常は吸着による吸着作用により悪臭やＶＯＣなどの有害物質を除去し、間欠的にヒータなどの加熱手段により触媒の温度を触媒活性温度まで上昇させ、吸着した悪臭や有害物質を酸化分解する装置が一般的である。
【０００３】
近年では、ヒータと触媒を一体化して浄化効率を上げるなどの工夫を行っているものもある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１５５１５９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、上記従来の触媒を用いた脱臭装置においては、触媒の酸化効率を上げるためには、触媒を活性化させる活性化手段であるヒータへのエネルギーの投入量を増加させて、触媒温度を上げなければならず、多くのエネルギーを費やすといった課題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、触媒活性のためのエネルギー投入量を増加させることなく臭気分解性能に優れた脱臭装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の脱臭装置は、吸気口と、吸着剤と触媒を含有すると共に前記吸気口から流入する空気を脱臭する脱臭体と、前記脱臭体により浄化された空気を排気する排気口とを備え、前記吸気口から流入する空気の一部を酸素富化膜を通して供給するようにしたもので、酸素富化膜を通して得られた大気の酸素濃度以上の酸素を吸気口に供給することにより、触媒における酸化分解が促進され、触媒を活性化させるためのエネルギー投入量を増加させることなく、臭気の分解性能をあげることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の脱臭装置は、触媒活性のためのエネルギー投入量を増加させることなく分解性能が大幅に向上するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、吸気口と、吸着剤と触媒を含有すると共に前記吸気口から流入する空気を脱臭する脱臭体と、前記脱臭体により浄化された空気を排気する排気口とを備え、前記吸気口から流入する空気の一部を酸素富化膜を通して供給するようにしたもので、酸素富化膜を通して得られた大気の酸素濃度以上の酸素を吸気口に供給することにより、触媒における酸化分解が促進され、触媒を活性化させるためのエネルギー投入量を増加させることなく、臭気の分解性能をあげることができる。
【０００９】
第２の発明は、特に、第１の発明の酸素富化膜をシリコーン系高分子膜で形成したもので、効率よく酸素を供給できるので、酸化分解効率の高い脱臭装置を提供することができる。
【００１０】
第３の発明は、特に、第１又は第２の発明の酸素富化膜を通して空気を吸引し、得られた酸素富化空気を吸気口に供給する吸気手段を設けたもので、吸気手段により酸素供給量を増大させることができるので、さらに酸化分解効率の高い脱臭装置とすることができる。
【００１１】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の吸着剤は、活性炭、ゼオライト、シリカ、アルミナのいずれかを含むもので、室内や車内の悪臭やＶＯＣなどを効率よく吸着する脱臭装置とすることができる。
【００１２】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の触媒を活性化させる活性手段を備えたもので、活性手段により触媒を活性化することにより、さらに酸化分解効率の高い脱臭装置とすることができる。
【００１３】
第６の発明は、特に、第５の発明の触媒をマンガン、コバルト、銅のいずれかを含む酸化金属触媒とし、活性手段として発熱源を用いたもので、酸化分解効率の高い脱臭装置を提供することができる。
【００１４】
第７の発明は、特に、第５の発明の触媒を白金を含む貴金属触媒とし、活性手段として発熱源を用いたもので、酸化分解効率が高く、かつ耐久性に優れた脱臭装置を提供することができる。
【００１５】
第８の発明は、特に、第５の発明の触媒を酸化チタンを含む光触媒とし、活性手段として光源を用いたもので、浄化される空気の温度が上がらないので、排気口から排出される空気の温度も上昇せず、取り扱いが容易な脱臭装置を提供することができる。
【００１６】
第９の発明は、特に、第８の発明の光源を紫外光を発する光源としたもので、さらに酸化分解効率の高い脱臭装置とすることができる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１〜３を用いて、本発明の第１の実施の形態における脱臭装置について説明する。図１は、本実施の形態における脱臭装置の概略構成を示す構成図である。
【００１９】
図１において、本実施の形態における脱臭装置１０は、脱臭体２を内包する筐体４と、前記筐体４に設けられ汚染空気が流入する吸気口１と、同じく筐体４に設けられると共に脱臭体２により浄化された空気を排気する排気口３と、シリコーン高分子よりなる酸素富化膜から構成された酸素富化膜ユニット６と、酸素富化膜ユニット６を通して空気を吸引し、それを吸気口１に供給する吸気手段となるポンプ５から構成されている。
【００２０】
また脱臭体２は、触媒材料である四三酸化コバルトと吸着材料である疎水性のゼオライトを、セラミックハニカムに１：１の割合で担持したものを約２００ｃｃ用いている。また図中の矢印は空気の流れを示している。
【００２１】
次に、図２を用いて、酸素富化膜ユニット６の詳細を説明する。
【００２２】
図２において、シリコーン高分子よりなる酸素富化膜２１およびポリエーテルスルフォン、ポリプロピレン、ＰＥＴの多孔体で多層構造を構成し、これら全体で酸素富化膜多層体２２を構成している。また支持体２３で酸素富化膜多層体２２を支持しており、図示していないが内部に無数の通気溝が存在している。酸素富化された空気の流出口２４から、酸素富化膜多層体２２を通気した空気を支持体２３内の図示していない通気溝を通過して排出する。また図中の矢印は空気の流れを示している。
【００２３】
以上のように構成された脱臭装置１０の動作を説明する。汚染空気は図示していない吸気ファンの働きにより吸気口１から脱臭体２に導かれる。
【００２４】
一方、ポンプ５の働きにより、空気は酸素富化膜ユニット６内に吸引される。酸素富化膜ユニット６においては、酸素富化膜多層体２２のシリコーン高分子膜からなる酸素富化膜２１の作用により、窒素に比べ選択的に酸素が透過し、酸素富化の状態となる。酸素富化された空気すなわち酸素富化空気は、支持体２３内の図示していない通気溝を通過し、流出口２４からポンプ５に吸引される。そして酸素富化空気は、ポンプ５からの排気として、吸気口１に導入され、汚染空気と混合され、筐体４内の脱臭体２に導かれる。
【００２５】
導入された汚染空気は、脱臭体２の表面においてまず、吸着材料である疎水ゼオライトの働きにより吸着される。その後、触媒材料である四三酸化コバルトの働きにより、汚染空気と共に導入された酸素および酸素富化空気中の酸素と反応し、酸化分解作用を受け浄化され、排気口３から浄化空気として排出される。
【００２６】
以上の脱臭装置１０を用いて、浄化性能の評価試験を行なった結果を以下に述べる。
【００２７】
まず、ポンプ５を調整し流量３Ｌ／分で酸素富化空気を吸気口１に導入するようにした。このときポンプ５の排気側の酸素濃度は３０〜３１％であった。つぎに図示していない吸気ファンを調整し、トータルで６Ｌ／分の流量で脱臭体２に流入するようにした。よってこのとき、酸素濃度が約２５％となっていることになる。
【００２８】
ここでは悪臭ガスとしてアセトアルデヒドを選定し、吸気口１で１００ｐｐｍとなるように調整し通気した。この状態で、アセトアルデヒドの除去率の経時変化を求めた。また、対照実験１として、酸素富化をせずに流量６Ｌ／分としたときのアセトアルデヒドの除去率の経時変化も求めた。その結果を図３に示す。
【００２９】
図３から、本実施の形態も、対照実験１においても、流通初期においては、疎水性ゼオライトの吸着作用により除去率はほぼ１００％であるが、約１時間後には破過が始まり、除去率は低下するが、本実施の形態では、約９０％で除去率が安定したのに対して、対照実験１においては除去率は約６０％で安定し、酸化分解作用に明らかな差異が見られた。
【００３０】
以上のように、本実施の形態によれば、脱臭装置１０に大気の酸素濃度以上の酸素を供給することにより、酸化触媒において酸化分解を促進し、分解性能をあげることが可能となった。なお本実施の形態では、脱臭体２の吸着材料として疎水性のゼオライトを用いたが、活性炭やシリカアルミナなどの吸着剤を用いてもよい。
【００３１】
また本実施の形態では、脱臭体３の触媒材料として四三酸化コバルトを用いたが、これ以外にもマンガンや銅などの酸化物を用いてもよい。
【００３２】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における脱臭装置の概略構成を示す構成図、図５は、同脱臭装置によるアセトアルデヒド除去性能を示す実験特性図である。なお、上記第１の実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
本実施の形態は、図４に示すように、シーズヒータなどの発熱源からなる活性手段７を脱臭体２の上流部近傍に配置し、脱臭体２の中心温度が２００℃となるように活性手段７に電力供給を行うようにしたものである。
【００３４】
以上のように構成された脱臭装置１０を用いて、同様に浄化性能の評価試験を行なった。
【００３５】
実施の形態１と同様に、ポンプ５を調整し流量３Ｌ／分の酸素富化空気を吸気口１に導入するものとした。図示していない吸気ファンを調整し、トータルで６Ｌ／分の流量で脱臭体２に流入するものとした。よってこのとき、酸素濃度が約２５％となっていることになる。
【００３６】
同様に悪臭ガスとしてアセトアルデヒドを選定し、吸気口で１００ｐｐｍとなるように調整し通気した。この状態で、アセトアルデヒドの除去率の経時変化を求めた結果を示したのが図５である。
【００３７】
図５に示されるように、本実施の形態においては、破過が始まる約１時間後以降も、除去率はほとんど低下せず、本実施の形態ではほぼ９９％以上で除去率が安定した。
【００３８】
以上のように、本実施の形態によれば、脱臭装置１０に、シーズヒータなどからなる活性手段７を追加することにより、触媒が活性となり、さらに酸化分解性能をあげることができる。なお、実使用においては、活性手段７は、間欠的に通電されるものであるが、実験においては比較のため連続通電で実験を行った。
【００３９】
（実施の形態３）
図６は、本発明の第３の実施の形態における脱臭装置による硫化水素除去性能を示す実験特性図である。なお、上記第２の実施の形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
本実施の形態における脱臭装置１０の構成は、第２の実施の形態と同様であるが、脱臭体２は、吸着材料である疎水性のゼオライトを上記実施の形態２と同量担持した後、白金硝酸溶液に浸漬し、６００℃で焼成したものを用い、同じく実施の形態２と同様に、シーズヒータからなる活性手段７を脱臭体２の上流部に配置し、脱臭体２の中心温度が２００℃となるように活性手段７に電力供給を行った。
【００４１】
以上の脱臭装置１０を用いて、同様に浄化性能の評価試験を行なった。
【００４２】
同様に、ポンプ５を調整し流量３Ｌ／分で酸素富化空気を吸気口１に導入するものとし、図示していない吸気ファンを調整して、トータルで６Ｌ／分の流量で脱臭体２に流入するものとした。
【００４３】
ここでは、悪臭ガスとして硫化水素を選定し、吸気口で１００ｐｐｍとなるように調整し通気した。この状態で、硫化水素の除去率の経時変化を求めた結果を示したのが図６である。
【００４４】
図６に示すように、実施の形態２においては、硫化水素の除去率は安定せず、徐々に低下していくが、本実施の形態３では低下せず、ほぼ９９％で除去率が安定した。
【００４５】
以上のように、本実施の形態によれば、脱臭装置１０に触媒材料として白金を用いることによって、触媒が硫化水素などの臭気に対しても化学変化を起こさず、耐久性能のよい脱臭装置を提供することができる。
【００４６】
（実施の形態４）
図７は、本発明の第４の実施の形態における脱臭装置によるアセトアルデヒド除去性能を示す実験特性図である。なお、上記第２、３の実施の形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態における脱臭装置１０の構成は、上記第２、第３の実施の形態と同様であるが、脱臭体２には、吸着材料である疎水性のゼオライトと光触媒である二酸化チタンを１：１で担持したものを用いたものである。なお、光触媒は可視光応答型の光触媒を用いた。
【００４８】
また、活性手段７として、紫外線を発光する光源であるブラックライト（図示せず）を脱臭体２の上流部に配置し、脱臭体２の上流表面部の照射強度が２ｍＷ／ｃｍ２となるようにブラックライトに電力供給を行った。
【００４９】
以上のように構成された脱臭装置１０を用いて、同様に浄化性能の評価試験を行なった。
【００５０】
同様に、ポンプ５を調整し流量３Ｌ／分で酸素富化空気を吸気口１に導入すると共に、図示していない吸気ファンを調整し、トータルで６Ｌ／分の流量で脱臭体２に流入するものとした。
【００５１】
本実施の形態では、悪臭ガスとしてアセトアルデヒドを選定し、吸気口で１００ｐｐｍとなるように調整し通気した。この状態で、アセトアルデヒドの除去率の経時変化を求めた。
【００５２】
対照実験４１は、酸素富化をせずに流量６Ｌ／分としたときのアセトアルデヒドの除去率の経時変化を求めたもので、対照実験４２は、活性手段７として、光源である蛍光灯を用いて経時変化を求めたもので、その実験結果を図７に示す。
【００５３】
図７に示すように、酸素富化空気を供給しない対照実験４１においては除去率はほぼ２０％で安定し、蛍光灯を用いた対照実験４２においては除去率はほぼ１５％で安定したのに対して、本実施の形態ではほぼ除去率３０％と高い除去率で安定した。
【００５４】
また、本実施の形態において排気口３の温度は、室温である約２０℃であったが、活性手段７としてシーズヒータを用いた実施の形態２および３では約１００℃であった。
【００５５】
以上のように、本実施の形態によれば、脱臭装置１０に、触媒材料として光触媒である二酸化チタンを用い、活性手段７として紫外光を発する光源であるブラックライトを用いることによって、排気温度を上昇させることなく、酸化分解効率が向上した脱臭装置を提供することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明にかかる脱臭装置は、大気の酸素濃度以上の酸素を供給することにより、触媒における酸化分解を促進させ、触媒活性のためのエネルギー投入量を増加させることなく分解性能をあげることができるもので、室内用の脱臭装置のほか、業務用、車載用、冷蔵庫用、トイレ用などの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１における脱臭装置の構成図
【図２】同脱臭装置の酸素富化膜ユニットの構成図
【図３】同脱臭装置によるアセトアルデヒド除去性能を示す実験特性図
【図４】本発明の実施の形態２における脱臭装置の構成図
【図５】同脱臭装置によるアセトアルデヒド除去性能を示す実験特性図
【図６】本発明の実施の形態３における脱臭装置による硫化水素除去性能を示す実験特性図
【図７】本発明の実施の形態４における脱臭装置によるアセトアルデヒド除去性能を示す実験特性図
【符号の説明】
【００５８】
１  吸気口
２  脱臭体
３  排気口
４  筐体
５  ポンプ（吸気手段）
６  酸素富化膜ユニット
７  活性手段
２１  酸素富化膜
２２  酸素富化膜多層体
２３  支持体
２４  流出口
【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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