(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンおよび紫外線を発生させる高圧放電手段と、この高圧放電手段で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おこなう光触媒モジュールと、前記高圧放電手段により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中に配置した脱臭装置において、前記高圧放電手段に高電圧を供給する電源回路を前記送風経路の風路断面積中に設置し、高圧放電手段による放電周波数を可聴域以上とするとともに、間欠的に放電することを特徴とする脱臭装置。
【請求項２】
高圧放電手段の放電周波数を２０ｋｐｐｓ以上とし、その放電を所定時間間隔でオン・オフすることで間欠的におこなうように運転するとともに、前記放電を間欠的におこなう運転のオン・オフ周波数を５０Ｈｚ以下若しくは２０ｋＨｚ以上としたことを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
【請求項３】
臭気センサーの検出値に応答して高圧放電手段の間欠的な運転制御を変更するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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をおこなう脱臭装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、屋外空気や騒音など環境汚染の定常化にともない、住宅の高気密化が進むとともに居住空間内における空気質改善の要望が高まっている。空気質の中でも、タバコの煙の臭いや病人の介護環境などにおける代謝臭気の低減、または住宅建材から発生するＶＯＣ（揮発性有機物）に代表される有害ガス成分の除去に対するニーズは特に大きくなっている。
【０００３】
これらに要望に対しては、従来より、活性炭に代表される臭い分子を吸着させることによる脱臭、あるいは悪臭成分を他の薬剤成分と反応させて臭気の質を変える方法が採用されてきた。
【０００４】
従来技術のうち、吸着剤による脱臭や有害ガス成分の除去については吸着量に限界があり、長期に亙る使用に対しては脱臭フィルタの交換は不可欠となっていた。また、脱臭フィルタは、寿命期間中であっても寿命の末期には吸着した臭い分子が再び放出されることによる臭気発生の問題があった。
【０００５】
一方、臭気成分を他の薬剤成分と反応させることで臭気の質を変える方法については、薬剤成分が消耗するため、吸収薬剤を１〜２ヶ月に１回の頻度で交換する必要があり、煩雑であるとともに、薬剤成分の環境中への放出量を室内温度で制御するようにしているため、室温が高いと薬剤成分の放出量が増えることになり、脱臭効果に対する放出量と薬剤成分の寿命との関連制御に難点があった。
【０００６】
また、ホルムアルデヒトのような有害ガス成分の分解除去をおこなうには、酸化還元電位の高い触媒反応が必要となるが、オゾンによる酸化分解では完全分解にまで至らず中間分解生成物の段階で止まってしまうため、完全に無害化することは困難であった。
【０００７】
そしてまた、酸化チタンに代表される光触媒に紫外線を照射することで活性酸素を発生させ、その強い酸化力で有害ガス成分を完全に分解することは可能であるが、紫外線光源として、管内に水銀が含まれる蛍光管ランプを使用しているため、廃棄時の環境に対する負荷の面から好ましくなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これらの問題を解決するため、高圧放電によってオゾンや紫外線を発生させ、この紫外線により活性化された光触媒モジュールで空気中に含まれている臭気成分や有害物質などの分解をおこない、高圧放電手段により発生させたオゾンをオゾン分解手段で分解するようにした脱臭装置が提案されている。
【０００９】
この脱臭装置は、脱臭性能の制御や有害ガスの完全分解、装置を廃棄する際の環境への負荷などの面で非常に優れているものであるが、高圧放電を用いているために放電周波数に対応した放電音が発生する問題がある。また、高圧放電の条件によっては、ノイズが発生しテレビ受像などに影響する問題もある。
【００１０】
放電騒音については、本発明の出願人による特願２００１−１５９４７７に記載したように、放電周波数を人間の可聴域範囲外とすることで効果を奏するものであるが、５０ｐｐｓ以下の可聴域以下の放電周波数では、放電によって得られる紫外線やオゾンの量が周波数に比例して減少するため、脱臭性能が損なわれる問題がある。
【００１１】
また、可聴域以上の周波数で放電させると、放電音や脱臭性能上の問題は発生しないが、放電周波数に比例して発生するオゾンは、場合によっては必要以上に多く発生してオゾン分解手段の寿命が短くなる問題を生じ、さらに、可聴域以上である２０ｋｐｐｓ以上の放電をおこなうと、制御回路の発熱量が大きくなり、別個の冷却装置が必要になる欠点があった。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたもので、人間の可聴域以上の周波数での放電によって脱臭性能や放電音の問題を解決するとともに、オゾンの発生量を減少してオゾン分解手段の寿命を延長し、制御回路に対する冷却装置を不要とした脱臭装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の脱臭装置の発明は、オゾンおよび紫外線を発生させる高圧放電手段と、この高圧放電手段で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おこなう光触媒モジュールと、前記高圧放電手段により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中に配置した脱臭装置において、前記高圧放電手段に高電圧を供給する電源回路を前記送風経路の風路断面積中に設置し、高圧放電手段による放電周波数を可聴域以上とするとともに、間欠的に放電することを特徴とするものである。
【００１４】
この構成により、放電音の問題を発生させることなく、オゾンの発生量を減少させてオゾン分解手段の寿命を延ばすことができるとともに、回路部の発熱量を抑制して専用の冷却装置を不要としてコストを低減することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、高圧放電手段の放電周波数を２０ｋｐｐｓ以上とし、その放電を所定時間間隔でオン・オフすることで間欠的におこなうように運転するとともに、前記放電を間欠的におこなう運転のオン・オフ周波数を５０Ｈｚ以下若しくは２０ｋＨｚ以上としたことを特徴とするものであり、放電周波数が可聴域の範囲外であっても、間欠運転の周波数が可聴域内であることによる騒音の発生問題をなくすことができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、臭気センサーの検出値に応答して高圧放電手段の間欠的な運転制御を変更するようにしたことを特徴としており、臭気が比較的少ないときにはオゾン発生量や回路の発熱量を低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の１実施形態について説明する。図１は本発明に係る脱臭装置（１）の縦断面図であり、冷蔵庫の冷気ダクトや空気調和装置における空気ダクトなどのダクト部材（２）によって形成された風路（３）中に送風ファン（４）を配置し、その風上側に光触媒モジュール（５）を設けるとともに、光触媒モジュール（５）と送風ファン（４）との間にはオゾン分解触媒フィルタ（10）を配設している。
【００１８】
光触媒モジュール（５）は、アルミナやシリカなどの多孔質セラミックからなる基体の表面に、酸化チタンに代表される光触媒材料を塗布して乾燥あるいは焼結することで固着した光触媒フィルタ（６）（７）を２枚隣設し、この光触媒フィルタ間にはステンレスなどの薄板をエッチングして網目状に形成した放電電極（８）を立設するとともに、前記２枚の光触媒フィルタ（６）（７）の風路（３）における風上と風下側には前記放電電極（８）と同様に形成した対極（９）をそれぞれ配置して構成している。
【００１９】
なお、前記光触媒モジュール（５）における光触媒フィルタは、必ずしも２枚隣設せずとも、冷蔵庫の冷蔵室から野菜室への冷気通路中に設けた脱臭装置のように、臭気成分やエチレン浮遊菌が比較的少ない場合には、１枚の光触媒フィルタの前後に対極（９）と放電電極（８）を設ける構成でもよい。
【００２０】
（11）は電源回路であり、高電圧発生トランス（12）により前記放電電極（８）と各対極（９）との間に正のパルス状直流高電圧を印加する。
【００２１】
前記放電電極（８）の網目の大きさは、対極（９）の網目の大きさよりも大きく形成されている。この構成により、放電電極（８）と対極（９）は紫外線発生用の放電手段として機能し、双方の電極間に放電が起きて波長が３８０ｎｍ以下である紫外線が発生する。
【００２２】
また、この放電電極（８）と対極（９）が放電すると、紫外線とともにオゾンが発生するため、前記光触媒モジュール（５）は紫外線による活性酸素の発生で有害ガス成分を完全に分解させる機能とともに、オゾン発生手段としても機能するものであり、この光触媒モジュール（５）から風下側には所定距離を空けて設置したオゾンを吸収するオゾン分解触媒フィルタ（10）は、２酸化マンガンを主成分としたハニカム形状の焼結体から形成されている。
【００２３】
上記構成の脱臭装置（１）を動作させる場合には以下のようにおこなう。すなわち、電源回路（11）に通電し、送風ファン（４）を駆動するとともに、放電電極（８）と対極（９）との間に電圧を与えると、電極間に放電が起き紫外線が発生する。
【００２４】
紫外線が光触媒フィルタ（６）（７）に照射されることにより、光触媒を活性化させて発生した活性酸素が風路（３）を流下し、水酸化ラジカル（遊離基）の強い酸化作用で、光触媒フィルタ（６）（７）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、無臭化若しくは低臭気化することで脱臭する。
【００２５】
また、菌の菌細胞膜を脆化させ抗菌をおこなうとともに、酸化分解作用によって光触媒フィルタ（６）（７）表面の微生物の繁殖を抑制して、脱臭装置（１）や風路（３）壁表面の汚れを分解除去する。
【００２６】
そして、上記構成を前提とした本発明の１実施例に対する比較例として、上記動作において、放電電極（８）と対極（９）との間に、ピーク電圧が４ｋＶで、人間の可聴域以上の放電周波数である２０ｋｐｐｓ（キロパルス／秒）の電圧を与えて連続運転をおこなった。
【００２７】
この場合、図２に示すピーク電圧が４ｋＶの放電周波数と騒音レベルとの関係グラフから理解されるように、放電周波数が２０ｋｐｐｓの場合に発生する放電音は人間の可聴域以上であり、人が音として感じない範囲であるため、装置としての騒音値は１７．６ｄｂと闇騒音（１５．４ｄｂ）に近い低い値であり問題なかった。
【００２８】
しかしながら、排出されたオゾンは１．１ｐｐｍと作業環境基準である０．５ｐｐｍを上回っており、高電圧を供給する電源回路（11）上の抵抗表面温度も１５０℃ときわめて高温度となった。通常、抵抗表面温度は、７０〜８０℃を越えると回路寿命が極端に短くなるものであり、本比較例の場合、回路寿命を維持するためには冷却装置を要する状態であったため、以下の実施例による検討をおこない対応した。
【００２９】
（実施例１）
本発明の１実施例の脱臭装置として、図１と同一の構成とし、放電電極（８）と対極（９）との間に、ピーク電圧が４ｋＶで、２０ｋｐｐｓの電圧を与えるとともに、放電のオン・オフ間隔を所定時間間隔、例えば、オン時間を０．０１秒、オフ時間を０．０９秒として間欠的に運転するようにした。
【００３０】
この間欠的に運転した時の１秒当たりのオンオフ回数である運転の周波数は、５０Ｈｚ以下若しくは２０ｋＨｚ以上の可聴域外にすることによって、放電時の周波数が可聴域の範囲外であっても、間欠的な運転時の周波数が可聴域内であることによる騒音の発生問題をなくすようにしている。
【００３１】
その結果、騒音値は１７．６ｄｂと前記比較例と同じ値で低く変化はなかったが、排出オゾンは０．０９ｐｐｍと作業環境基準を大きく下回る値となり、高電圧回路（11）上の抵抗表面温度も３８℃と回路寿命上冷却の必要のないレベルであった。
【００３２】
（実施例２）
実施例１と基本構成を同一とするとともに、高電圧を供給する電源回路（11）を風路（３）上に設置した。このときの騒音値は１７．６ｄｂであり、排出オゾンは０．０９ｐｐｍと実施例１の値と同一であるとともに、高電圧回路（11）上の抵抗表面温度は３２℃と実施例１より低い問題のないレベルであった。
【００３３】
通常、前記高電圧回路（11）上における抵抗などの発熱部には冷却ファンなどの放熱装置を設ける必要があるが、本実施例による脱臭装置の運転中には、ファンの回転によって風路には常に風の流れを生じているとともに間欠的に放電していることから、この風路（３）断面積中の一部に高電圧回路（11）を設置することで回路の発熱時にはこれに同期して強制的に送風冷却されることになり、別個の放熱装置などを必要とせずに発熱部を冷却して放熱することができる。
【００３４】
（実施例３）
実施例１と基本的に同構成とするとともに、同一部分を同一符号で示す図３に示すように、高電圧発生トランス（12）を含む電源回路（11）を風路（３）上の光触媒モジュール（５）の上流側であるＡ、およびオゾン分解触媒フィルタ（10）の下流側で送風ファン（４）との間のＢに示す位置に設置し比較検討した。また同時に、屎尿臭を発生するアンモニアを用いて１０時間の脱臭耐久比較試験をおこない外観を調査した。
【００３５】
結果は、図４の表に示すとおりであり、高電圧トランス（12）上の抵抗表面温度はＡ，Ｂ位置とも５５℃と同一温度で低く問題のないレベルであったが、光触媒モジュール（５）の上流側であるＡ位置に設置したものはアンモニアの影響を受け、トランス（５）の金属部分に錆発生が認められた。これに対し、風下側のＢ位置については、光触媒による酸化分解作用を受けた清浄な空気によって冷却することができ、高電圧トランス（５）を臭気物質による汚染から保護することができた。
【００３６】
（実施例４）
図示しないが、臭気物質に触れると抵抗変化によりこれを検知する感応材料として酸化スズを使用した熱線型半導体センサーなどの臭気センサーを脱臭装置に設け、放電周波数を２０ｋｐｐｓとして、放電のオフ時間を０．０５秒、オン時間を臭気センサーからの信号に比例して０．０１〜０．０９秒の間で変化するように回路を構成した。このときの騒音レベルは１６．８〜１７．８ｄｂと低く、オゾン発生量は作業環境基準の０．５ｐｐｍ以下の０．１３〜０．２３ｐｐｍとすることができ、実用上問題のないレベルであった。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したごとく本発明の構成によれば、放電周波数を人間の可聴域以上として間欠的に放電することにより、放電音の問題を発生させることなく、オゾンの発生量を減少させてオゾン分解手段の寿命を延ばすことができるとともに、回路部の発熱量を抑制して専用の冷却装置を不要としてコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における脱臭装置の概略縦断面図である。
【図２】図１の装置による騒音と放電周波数との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例３の脱臭装置を示す縦断面図である。
【図４】実施例３における実験結果を示す表である。
【符号の説明】
１…脱臭装置          ２…ダクト部材        ３…風路
４…送風ファン  ５…光触媒モジュール    ６、７…光触媒フィルタ
８…放電電極          ９…対極      10…オゾン分解触媒フィルタ
11…電源回路          12…トランス
【図１】
0003933525.tif 000002
【図２】
0003933525.tif 000003
【図３】
0003933525.tif 000004
【図４】
0003933525.tif 000005