JP2001009015A - 光触媒を用いた脱臭素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光触媒と吸着剤を担持した脱臭素子に関し、
脱臭性能と吸着剤の再生効率の向上を図る。 【解決手段】 光触媒３に光に照射すると同時に、吸着
剤２に対して加温手段４を用いて臭気物質１２の脱離が
起きないレベルのエネルギーを加えることにより、吸着
剤２から光触媒３への臭気物質１２の拡散速度を増加
し、低濃度域での脱臭速度が向上することが、また吸着
剤の脱臭能力も効率良く再生できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光触媒を用いて空気
中の臭い成分などの汚染物質を除去し、長期間脱臭性能
を維持できる脱臭素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、住空間においては、煙草やトイレ
等の生活臭の脱臭に加えて、新築住宅における建材や仕
上げ材などから発生する揮発性有機物質（ＶＯＣ）への
対策など、有機物質による室内空気汚染への対策が注目
されている。また、ＭＲＳＡ等の院内感染問題に代表さ
れるような、室内の抗菌対策についても大きな関心が集
まっている。これらの脱臭や抗菌に対する手段の一つと
して、光の照射により強力な酸化分解の効果を発現する
光触媒が利用されている。

【０００３】光触媒の特徴は、光の照射が続く限り、低
濃度の臭気に対しても完全に分解除去することが可能で
あり、吸着剤のように低濃度で平衡状態に至ることはな
い。特にｐｐｂオーダで人間に知覚される悪臭物質に対
して光触媒の効果は有効となる。しかし一般に、吸着剤
と比べると吸着能が低いため、脱臭用途に光触媒を用い
る場合は、吸着剤と組み合わせて用いている。

【０００４】光触媒と吸着剤を組み合わせて得られる効
果として、初期脱臭速度の確保及び低濃度領域での臭気
除去に加えて、吸着剤の脱臭能力の再生が挙げられる。
吸着剤は、表面に多数分布する細孔に臭気物質を吸着す
るが、吸着量が増すに従い、吸着能力は低下していき、
飽和吸着量に達すると吸着能力は失われる。

【０００５】しかし、吸着剤と光触媒を組み合わせた場
合には、分解能力を発現した光触媒が吸着剤表面に存在
する臭気物質を分解して、吸着剤を浄化するため、初期
の吸着性能を回復することができる。

【０００６】光触媒と吸着剤を組み合わせた従来の脱臭
素子としては、例えば特開平６−１７０２２０号公報に
示されているものがある。

【０００７】以下図面を参照しながら上記従来の脱臭素
子についての説明を行う。

【０００８】図９は従来の脱臭素子の表面の模式図であ
る。図９において、１０は脱臭素子の吸着剤として用い
られている活性炭である。活性炭１０の外表面および外
表面に開口する細孔内に、光触媒３が担持されており、
１１は脱臭素子に吸着している臭気物質である。

【０００９】また前記光触媒３の材料としては、アナタ
ーゼ型二酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）
及び三酸化タングステン（ＷＯ₃ ）等を用いることが可
能であるが、この中でも二酸化チタンは弱い紫外線でも
十分な脱臭機能を発揮でき、広範囲な物質、例えば、ア
ンモニア、アセトアルデヒド、酢酸、トリメチルアミ
ン、メチルメルカプタン、硫化水素、スチレン、硫化メ
チル、二硫化ジメチル及びイソ吉草酸等の悪臭を除去で
きることから好ましいものとなっている。

【００１０】光触媒３として二酸化チタンを担持する方
法としては、ゾル状に形成されたチタン系溶液中に活性
炭１０を浸漬し、浸漬後の活性炭１０表面の付着液を加
水分解させて水酸化チタンとし、ついでこれを乾燥、焼
成させることにより二酸化チタンを担持できる。

【００１１】以上のように構成された脱臭素子につい
て、以下にその機能を説明する。

【００１２】脱臭素子が紫外線等の光の照射を受ける
と、活性炭１０に担持されている光触媒３の表面に発生
した正孔が、光触媒３表面の吸着水と反応してラジカル
ＯＨ（水酸基ラジカル）が生成され、このラジカルＯＨ
が有機物の分子結合を切断することにより、例えばアン
モニア等の臭気物質１１を酸化分解し、無臭化すること
ができる。

【００１３】ここで光照射下かつ臭気物質１１量が活性
炭１０の吸着サイト数に対し多い場合では、光触媒３が
臭気物質１１を直接分解すると共に、活性炭１０の細孔
に臭気物質１１が吸着される。

【００１４】脱臭挙動が更に進み、脱臭素子周辺の臭気
物質１１量が活性炭１０の吸着サイト数より少なくなっ
た場合、光の照射により分解能力を発現している光触媒
３は、活性炭１０に吸着している臭気物質１１を分解
し、活性炭１０を浄化する。

【００１５】具体的な浄化挙動としては、まず光触媒３
周辺に存在する臭気物質１１が分解されると、光触媒３
近傍は低濃度雰囲気となり、光触媒３から離れた箇所と
の間で濃度勾配が生じる。濃度勾配が生じると、臭気物
質１１は活性炭１０表面の濃度を平衡に保つために、光
触媒３が担持されている低濃度箇所へ拡散していくた
め、さらに臭気物質１１の分解が進行し、ついには活性
炭１０表面に吸着した臭気物質１１は全て分解され、活
性炭１０の吸着能力が再生する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成は、活性炭１０に吸着した臭気物質１１の光触
媒３へ向かう拡散速度は、活性炭１０周辺と光触媒３周
辺との間で生じる濃度勾配にのみ依存しているため、一
般に表面積の大きい活性炭１０においては臭気物質１１
が光触媒３と接触するまでに多大な時間を要し、結果と
して脱臭能力の低下や、吸着剤の再生速度が低下すると
いう課題があった。

【００１７】本発明は従来の課題を解決するもので、吸
着剤から光触媒への臭気物質の拡散速度を増加させるこ
とにより、低濃度域での脱臭速度が向上し、また吸着剤
の脱臭能力を効率良く再生できる脱臭素子を提供するこ
とを目的とする。

【００１８】また、本発明の他の目的は、加温手段から
吸着剤への熱の伝達が効率よく行われ、短時間に吸着剤
全体を均一に加温することができ、結果として吸着剤か
ら光触媒への臭気物質の拡散速度が更に増し、低濃度域
での脱臭速度がさらに向上し、また吸着剤の脱臭性能
も、より効率良く再生できる脱臭素子を提供することで
ある。

【００１９】また、本発明の他の目的は、構造体の表面
積を拡大することで、吸着剤及び光触媒の担持量を増や
し、光未照射時の脱臭性能及び光照射時の光触媒効果を
より向上できる脱臭素子を提供することを目的とする。

【００２０】また、上記従来の構成は、省エネの観点よ
り間欠方式で脱臭素子上の光触媒３に光を照射する場
合、活性炭１０における脱臭能力の再生が遅いため、一
定時間内の照射による、活性炭１０の完全な浄化が困難
となる。これを繰り返した場合、活性炭１０には臭気物
質１１が蓄積することにより、吸着平衡濃度が上昇し、
脱臭能力が低下するだけでなく、気温の変化等の影響で
一定以上のエネルギーが活性炭１０に加えられた場合、
吸着されている臭気物質１１が気相側へ容易に脱離する
という課題があった。

【００２１】本発明は従来の課題を解決するもので、光
未照射時は、冷却手段を用いて構造体を介して吸着剤を
冷却することにより、吸着剤の脱臭能力を向上させ、ま
た気温が変化することによる吸着剤の温度上昇を防ぎ、
臭気物質の脱離を抑制することができる脱臭素子を提供
することを目的とする。

【００２２】また、本発明の他の目的は、加温手段、冷
却手段をペルチェ方式の温調素子で構成することによ
り、光触媒に対する光の照射の有無に合わせて、単一の
モジュールで吸着剤の冷却と加温を行い、脱臭能力の向
上、脱臭性能の効率的な再生が図れ、また部品点数の削
減によりコスト低減も図れる脱臭素子を提供することを
目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、光触媒に光を照射すると同時に、吸着剤に
対して、加温手段を用いることにより、臭気物質の脱離
が起きないレベルのエネルギーを加える構成としたもの
である。

【００２４】これにより、吸着剤から光触媒への臭気物
質の拡散速度を増加させ、低濃度域での脱臭速度が向上
し、また吸着剤の脱臭能力が効率良く再生できる。

【００２５】また、本発明は、構造体の材質として、温
度３００Ｋにおける、熱伝導率が３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以
上の素材を用いた。

【００２６】これにより、加温手段から構造体への熱の
伝達が効率よく行われ、短時間に吸着剤全体を均一に加
温することができ、結果として吸着剤から光触媒への臭
気物質の拡散速度が更に増し、低濃度域での脱臭速度が
さらに向上し、また脱臭能力もより効率良く再生でき
る。

【００２７】また、本発明は、構造体の表面に吸着剤の
粒子径より大きい凹凸を設けた。

【００２８】これにより、構造体の表面積が拡大して、
吸着剤及び光触媒をより多く担持でき、光未照射時の脱
臭性能及び光照射時の光触媒効果をより向上できる。

【００２９】また、本発明は、加温手段に加え冷却手段
も、構造体に熱伝達する形で設置したものである。

【００３０】これにより、光未照射時は、冷却手段によ
り構造体を介して吸着剤を冷却することにより、吸着剤
の脱臭能力を向上させ、また気温が変化することによる
吸着剤の温度上昇を防ぎ、臭気物質の脱離を抑制するこ
とができる。

【００３１】また、本発明は、加温手段、冷却手段とし
てペルチェ方式の温調素子を用いたものである。

【００３２】これにより、光触媒に対する光の照射の有
無に合わせて、単一のモジュールで吸着剤の温度を制御
し、脱臭能力の向上、吸着剤の脱臭性能の効率的な再生
が図れ、また部品点数の削減によるコスト低減も図るこ
とができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、構造体と、吸着剤と、光触媒と、加温手段とからな
り、前記吸着剤と光触媒を、構造体の表面に均一に担持
し、前記加温手段は構造体に熱伝達することが可能な形
態で一本化し、前記加温手段は臭気物質を吸着した吸着
剤に対し、臭気物質の脱離が起きないレベルのエネルギ
ーを加えるようにしたものであり、前記吸着剤表面の細
孔に臭気物質が多量に吸着した場合でも、光触媒に紫外
線波長の光を照射すると、光触媒は、酸化分解力を発現
して、光触媒周辺の吸着されている臭気物質を分解する
ため、光触媒の周辺は低濃度雰囲気となり吸着剤と光触
媒との間に濃度勾配が生じて臭気物質が連続的に光触媒
側へ拡散するが、光照射と同時に加温手段により構造体
を介して吸着剤に臭気物質の脱離が起きないレベルのエ
ネルギーを加えることで臭気物質の拡散速度が増大し、
低濃度域での脱臭速度が向上し、また吸着剤の脱臭能力
も効率良く再生できるという作用を有する。

【００３４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、構造体の材質として、温度３００Ｋに
おける熱伝導率が３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の素材を用い
たものであり、光照射と共に、加温手段による構造体の
加温を行った場合に、構造体への熱の伝達が効率よく行
われ、短時間に吸着剤全体を均一に加温することによ
り、臭気物質の吸着サイトから光触媒への拡散速度がさ
らに増加し、結果として低濃度域での脱臭速度がさらに
向上し、また吸着剤の脱臭能力もより効率良く再生でき
るという作用を有する。

【００３５】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の発明において、構造体の表面に吸着剤の粒子
径より大きい凹凸を設けたものであり、構造体の表面積
が増すことにより、より多くの吸着剤及び光触媒を担持
することができ、吸着容量が増加することから、光未照
射時の吸着剤単独の脱臭能力の向上が図れ、光を照射し
た場合も光触媒担持量の増加分、臭気の分解効率をより
向上でき、また、光照射時間も少なくて済むため、消費
電力の低減も図ることができるという作用を有する。

【００３６】請求項４記載の発明は、請求項１または２
または３に記載の発明において、構造体に熱伝達する形
で、冷却手段を設置したものであり、一般に温度の低下
に比例して吸着剤の吸着平衡濃度は低くなる点より、光
未照射時に冷却手段によって構造体を介して吸着剤を冷
却して、吸着剤の脱臭能力を向上させ、また気温が変化
した場合でも吸着剤上の臭気物質の温度変化を防ぐた
め、吸着されている臭気物質の気相側への脱離を抑制す
るという作用を有する。

【００３７】請求項５記載の発明は、請求項４に記載の
発明において、加温手段及び冷却手段としてペルチェ方
式の温調素子を用いたものであり、ペルチェ方式の温調
素子は、吸着剤をより低温度まで精度良く冷却すること
により、吸着剤の脱臭性能を向上させ、また温調素子に
流す電流の向き逆転することで、加温も同様に行えるた
め、臭気物質の拡散速度向上による脱臭能力の向上、吸
着剤の脱臭性能の効率的な再生も図ることができ、また
さらに、単一のモジュールで加温と冷却ができることか
ら、部品点数の削減によるコスト削減も図ることができ
るという作用を有する。

【００３８】以下、本発明による脱臭素子の実施の形態
について、図面を参照しながら説明する。尚、従来と同
一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略
する。

【００３９】尚、本発明で示されている光触媒とは、二
酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸
化タングステン、酸化鉄、チタン酸ストロンチウム及び
チタン酸バリウムからなる群の内少なくとも１種を構成
成分として用いたものである。この中でも二酸化チタン
は、弱い紫外線でも十分な脱臭機能を発揮できる点より
好ましい。

【００４０】また、本発明に示されている光触媒の分解
能力を発現させるための光源としては、例えば、光触媒
として二酸化チタンを用いる場合には、４００ｎｍ以下
の波長を照射するブラックライトや殺菌灯等が好まし
い。但し、前記波長に制限されず、４００ｎｍ以下の波
長を若干量でも照射できるものであれば問題なく、蛍光
灯を用いても構わない。

【００４１】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１による脱臭素子の構成図である。図２は、同実施
の形態の脱臭素子表面の模式図である。

【００４２】図１，図２において、１は脱臭素子の基材
となる構造体であり、前記構造体１表面には、吸着剤２
と光触媒３が均一に担持されている。４は加温手段であ
り、伝熱コイルヒータ、線ヒータ、面ヒータ等が適用で
きる。

【００４３】５は構造体１と加温手段４をアッセンブリ
ーする筐体であり、構造体１の外枠全周が接触する形で
筐体５に固定されており、加温手段４は、筐体の一部と
接触する形で設置されている。また、筐体５の材質は、
ステンレス系またはアルミニウム系の金属を使用する
と、加温手段４の熱を効率よく筐体５全体に伝達でき、
また耐食性の面でも優れる。

【００４４】前記構造体１は、構造体１と臭気物質１１
との接触率を高める点より、ハニカム形状の断面を形成
するのが好ましい。また構造体１の材質としては、熱伝
導率が３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の素材を適用するのが好
ましく、例えばセラミック、金属等が適用できるが、加
温手段４の熱を構造体１に均一にかつ短時間に伝達でき
る点と、耐食性の点より、ステンレス系またはアルミニ
ウム系の金属を用いるのが、より好ましい。

【００４５】吸着剤２、シリカ（ＳｉＯ₂ ）とアルミナ
（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を主成分とし、シリカの成分比率がアル
ミナより大きいものが好ましい。また前記吸着剤２は、
シリカ、アルミナを主成分としているため、外観が白色
であり、紫外線を吸収しがたい。このため、吸着剤２に
光が吸収されにくく、光触媒３に効率よく光が照射でき
る。

【００４６】吸着剤２と光触媒３の構造体１への担持方
法としては、吸着剤２、光触媒３毎にそれぞれの粉末を
溶媒に均一に分散させた吸着剤２分散液と光触媒３分散
液を調製し、次に分散液中に構造体１を浸漬し、余分な
液をとばした後、１５０℃以上で乾燥させる行程を吸着
剤２分散液と光触媒３分散液毎に繰り返すのが望まし
い。

【００４７】分散させる溶媒に関しては、吸着剤２及び
光触媒３を構造体１に固定化できるバインダを含むもの
を使用すると強固に担持することができる。また構造体
１への吸着剤２と光触媒３の担持量は、溶媒に分散させ
る粉末の重量濃度を変化させることにより調製できる。

【００４８】本実施の形態では、光触媒３の構造体１へ
の担持はバインダを用いて固定しているが、光触媒３と
して二酸化チタンを担持する場合、ゾル状に形成された
チタン系溶液中に、吸着剤２を担持した構造体１を浸漬
し、浸漬後の構造体１の付着液を加水分解させて水酸化
チタンとし、ついでこれを乾燥，焼成させることにより
担持することも可能である。

【００４９】また、構造体１に金属材料を用いる場合、
ハニカム構造に加工する前に、基材の表面に対し、５０
メッシュ程度の酸化アルミニウムのビーズを高速噴射す
るサンドブラスト処理を施すことにより、基材の表面に
吸着剤の粒子径より大きい凹凸を設けられ、結果として
基材の表面積が増加する。前記基材を用いて構造体６を
形成することにより、図３に示すように吸着剤２と光触
媒３をより多く担持することができる。

【００５０】以上のように構成された、脱臭素子につい
て、以下その動作を図４，図５を基に説明する。

【００５１】構造体１の通気面に対して、紫外線波長の
光を照射しながら、臭気物質１１を含んだ空気を通過さ
せた場合、臭気物質１１は、吸着剤２に吸着されるか、
または酸化分解力を発現した光触媒３と直接接触して水
と二酸化炭素にまで分解される。また、吸着剤上の臭気
物質１１も、光触媒３周辺との濃度勾配により、光触媒
３へ向かって拡散及び接触することにより分解されるた
め、図４に示すように時間の経過に対して吸着平衡を起
こすことなく、臭気物質の減少が続く。

【００５２】さらに、加温手段４により、筐体５、構造
体１を介して、吸着剤２に対し臭気物質１１の吸着熱よ
り小さいエネルギーを加えて加温し、かつ光を照射しな
がら、臭気物質１１を含んだ空気を通過させる場合、吸
着剤上の臭気物質１１は、加温手段４無しに比べ、光触
媒３へ向かう拡散速度がさらに増す。

【００５３】加温による拡散速度の増加について、具体
的に説明する。図５は、吸着剤２表面の二次元的なポテ
ンシャルエネルギー分布を示している。

【００５４】図５において、吸着剤２表面に衝突した臭
気物質１１は、吸着熱ｑを失って吸着サイトに吸着す
る。吸着した臭気物質１１の平均的なエネルギーはＲＴ
（Ｒはガス定数，Ｔは絶対温度）であり、この臭気物質
１１が吸着サイトが持つエネルギー壁Ｅより大きいエネ
ルギーを得ると（ＲＴ＞Ｅ）、隣接するサイトへ移動で
きて表面拡散が生じる。また、臭気物質１１が吸着熱ｑ
より大きなエネルギーを得た場合には（ＲＴ＞ｑ）、吸
着サイトから気相へ脱離する。

【００５５】本実施例においては、吸着剤２を加温して
臭気物質１１のエネルギーレベルＲＴを、Ｅ＜ＲＴ＜ｑ
の状態にすることにより、臭気物質１１の隣接サイトへ
の移動を促進し、拡散速度を増加させている。

【００５６】この結果、吸着剤の吸着サイトが早期に浄
化されることにより、気相中の臭気物質１１が低濃度で
も吸着され易くなり、また、光触媒３と臭気物質１１と
の直接接触による分解効果も加わるために、図４に示す
ように、１ｐｐｍ以下の低濃度雰囲気での脱臭速度を向
上することができる。この効果は、当初光照射と加温を
行わず、吸着平衡に達した後、光照射と加温を行った場
合でも同様であり、平衡状態から短時間に脱臭及び吸着
剤の再生が可能である。

【００５７】また、構造体１の材質にステンレス系また
はアルミニウム系の金属を用いた場合には、加温手段４
により吸着剤２を加温した際、短時間に全ての吸着剤２
を所定の温度まで加温することができるため、臭気物質
１１の拡散速度をさらに高めることができ、結果として
脱臭速度や吸着剤の再生速度をさらに向上することがで
きる。

【００５８】またさらに、構造体１の表面に凹凸を設
け、吸着剤２および光触媒３の担持量を増加させた場合
には、光未照射時における吸着平衡に達する時間を延長
することができ、さらに吸着平衡状態から光照射と加温
を行った場合でも、光触媒３も増量しているため、脱臭
及び吸着剤の再生を短時間で行うことができるため、結
果として光照射時間が少なくて済み、省エネにつなが
る。

【００５９】以上のように本実施の形態の脱臭素子は、
構造体１と、吸着剤２と、光触媒３と、加温手段４とか
らなり、前記吸着剤２と光触媒３を、前記構造体１上に
均一に担持し、前記加温手段４は構造体１に熱伝達する
形で一体化し、前記加温手段４は臭気物質１１を吸着し
た吸着剤２に対し、臭気物質１１の脱離が起きないレベ
ルのエネルギーを加えるようにしたものであり、前記吸
着剤２表面の細孔に臭気物質１１が多量に吸着した場合
でも、光触媒３に紫外線波長の光を照射すると、光触媒
３は、酸化分解力を発現して、光触媒３周辺の吸着され
ている臭気物質１１を分解するため、光触媒３の周辺は
低濃度雰囲気となり吸着剤２と光触媒３との間に濃度勾
配が生じて臭気物質１１が連続的に光触媒３側へ拡散す
るが、光照射と同時に加温手段４により構造体１を介し
て吸着剤２に臭気物質１１の脱離が起きないレベルのエ
ネルギーを加えることで臭気物質１１の拡散速度が増大
し、低濃度域での脱臭速度が向上し、また、吸着剤の脱
臭能力が効率良く再生できる。

【００６０】また、本実施の形態の脱臭素子は、構造体
１の材質として、温度３００Ｋにおける、熱伝導率が３
０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の素材を用いたものであり、光照
射と共に、加温手段４による構造体１の加温を行った場
合に、構造体１への熱の伝達が効率よく行われ、短時間
に吸着剤２全体が均一に加温されることにより、臭気物
質１１の吸着サイトから光触媒３への拡散速度がさらに
増加し、低濃度域での脱臭速度がさらに向上し、また脱
臭能力もより効率良く再生できる。

【００６１】また、さらに本実施の形態の脱臭素子は、
構造体１の表面に吸着剤２の粒子径より大きい凹凸を設
けたものであり、構造体１の表面積が増すことにより、
より多くの吸着剤２及び光触媒３を担持することがで
き、吸着容量が増加することから、光未照射時の吸着剤
の脱臭能力が向上し、光を照射した場合も光触媒３担持
量の増加分、臭気物質１１の分解効率をより向上でき、
また、光照射時間が少なくて済むため、消費電力の低減
も図ることができる。

【００６２】（実施の形態２）図６は、本発明の実施の
形態２による脱臭素子の構成図である。

【００６３】図６において、７は冷却手段、８は送風手
段である。本実施の形態は、実施の形態１による脱臭素
子に、さらに冷却手段７と送風手段８を設けたものであ
る。

【００６４】前記冷却手段７は、筐体５と一体化する形
で設置されており、材質も筐体５と同様である。また冷
却手段７は、前記送風手段８からの気流が通過する構造
となっており、また気流が通過する部分には、気流との
接触率を高め熱交換を効率よく行うためのフィンが取り
付けられている。送風手段８には、ファンモータなどが
適用できる。

【００６５】以上のように構成された脱臭素子につい
て、以下その動作を説明する。

【００６６】光未照射の状態で、構造体１の通気面に対
して、臭気物質１１を含んだ空気を通過させた場合、臭
気物質１１は、吸着剤２に吸着される。

【００６７】臭気物質１１の吸着量が増加して、吸着剤
２表面の臭気物質１１濃度と気相中の臭気物質１１濃度
が一定の濃度に達すると平衡状態となり、臭気物質１１
の吸着がそれ以上進まなくなる。またこの吸着平衡濃度
のレベルは、図７に示すように温度に比例して増減す
る。

【００６８】本実施の形態においては、光未照射時は送
風手段８により、冷却手段７を冷却することで、筐体
５、構造体１を介して吸着剤２を冷却できるため、吸着
剤を室温より低い温度に保つことができる。このため、
吸着剤２の吸着平衡濃度が下がることにより、光未照射
時の脱臭性能を向上することができる。また、室温が上
昇した場合でも、冷却手段７の効果により、吸着剤２は
温度変化を受けにくく、吸着剤２の臭気物質１１が脱離
し難い。

【００６９】さらに、吸着剤２が吸着平衡に達した場合
でも、冷却手段を停止し、光照射と加温手段４による吸
着剤２の加温を行うことにより、さらなる低濃度までの
脱臭と吸着剤２の脱臭能力の再生を迅速に行うことがで
きる。

【００７０】本実施の形態では、加温手段４と冷却手段
７を別個に設置したが、替わりに単一のペルチェ方式の
温調素子９を図８に示す形態で設置することで、吸着剤
の冷却をより低温度まで精度良く行うことができ、これ
により吸着平衡濃度がさらに下がり、また温調素子９に
流す電流の向きを逆転することで、加温も同様に行える
ため、臭気物質１１の拡散速度向上による脱臭能力の向
上、吸着剤の脱臭性能の効率的な再生も図ることがで
き、またさらに、単一のモジュールで加温と冷却ができ
ることから、部品点数を削減コスト低減も図ることがで
きる。

【００７１】以上のように本実施の形態は、構造体１の
一部と接触する形で、冷却手段７を設置したものであ
り、一般に温度の低下に比例して吸着剤２の吸着平衡濃
度は低くなる点より、光未照射時に冷却手段７によって
構造体１を介して吸着剤２を冷却して、吸着剤２の脱臭
能力を向上させ、また気温が変化した場合でも吸着剤２
上の臭気物質１１の温度変化を防ぐことができるため、
吸着されている臭気物質１１の気相側への脱離を抑制で
きる。

【００７２】また、本実施の形態は、加温手段４及び冷
却手段７としてペルチェ方式の温調素子９を用いたもの
であり、ペルチェ方式の温調素子９は、吸着剤２をより
低温度まで冷却することにより、吸着剤２の脱臭性能を
向上させ、また、温調素子９に流す電流の向きを逆転す
ることで、加温も同様に行えるため、臭気物質１１の拡
散速度向上による脱臭能力の向上、吸着剤２の脱臭性能
の効率的な再生も図ることができ、またさらに、単一の
モジュールで加温と冷却ができることから、部品点数の
削減によるコスト低減も図ることができる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明は、構造体と、吸着剤と、光触媒と、加温手段とから
なり、前記吸着剤と光触媒を、構造体の表面に均一に担
持し、前記加温手段は構造体に熱伝達する形で一体化
し、前記加温手段は臭気物質を吸着した吸着剤に対し、
臭気物質の脱離が起きないレベルのエネルギーを加える
ようにしたものであり、前記吸着剤表面の細孔に臭気物
質が多量に吸着した場合でも、光触媒に紫外線波長の光
を照射すると、光触媒は、酸化分解力を発現して、光触
媒周辺の吸着されている臭気物質を分解するため、光触
媒の周辺は低濃度雰囲気となり吸着剤と光触媒との間に
濃度勾配が生じて臭気物質が連続的に光触媒側へ拡散す
るが、光照射と同時に加温手段により構造体を介して吸
着剤に臭気物質の脱離が起きないレベルのエネルギーを
加えることで臭気物質の拡散速度が増大し、低濃度域で
の脱臭速度が向上し、また吸着剤の脱臭能力も効率良く
再生できる。

【００７４】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明において、構造体の材質として、温度３０
０Ｋにおける熱伝導率が３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の素材
を用いたものであり、光照射と共に、加温手段による構
造体の加温を行った場合に、構造体への熱の伝達が効率
よく行われ、短時間に吸着剤全体を均一に加温すること
により、臭気物質の吸着サイトから光触媒への拡散速度
がさらに増加し、結果として低濃度域での脱臭速度がさ
らに向上し、また吸着剤の脱臭能力もより効率良く再生
できる。

【００７５】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または２に記載の発明において、構造体の表面に吸着剤
の粒子径より大きい凹凸を設けたものであり、構造体の
表面積が増すことにより、より多くの吸着剤及び光触媒
を担持することができ、吸着容量が増加することから、
光未照射時の吸着剤単独の脱臭能力の向上が図れ、光を
照射した場合も光触媒担持量の増加分、臭気の分解効率
をより向上でき、また、光照射時間も少なくて済むた
め、消費電力の低減も図ることができる。

【００７６】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
または２または３に記載の発明において、構造体に熱伝
達する形で、冷却手段を設置したものであり、一般に温
度の低下に比例して吸着剤の吸着平衡濃度は低くなる点
より、光未照射時に冷却手段によって構造体を介して吸
着剤を冷却して、吸着剤の脱臭能力を向上させ、また気
温が変化した場合でも吸着剤上の臭気物質の温度変化を
防ぐため、吸着されている臭気物質の気相側への脱離を
抑制できる。

【００７７】また、請求項５に記載の発明は、請求項４
に記載の発明において、加温手段及び冷却手段としてペ
ルチェ方式の温調素子を用いたものであり、ペルチェ方
式の温調素子は、吸着剤をより低温度まで精度良く冷却
することにより、吸着剤の脱臭性能を向上させ、また温
調素子に流す電流の向き逆転することで、加温も同様に
行えるため、臭気物質の拡散速度向上による脱臭能力の
向上、吸着剤の脱臭性能の効率的な再生も図ることがで
き、またさらに、単一のモジュールで加温と冷却ができ
ることから、部品点数の削減によるコスト低減も図るこ
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による脱臭素子の構成図

【図２】同実施の形態の脱臭素子表面の模式図

【図３】同実施の形態の表面積増加後の脱臭素子表面の
模式図

【図４】同実施の形態の脱臭素子の脱臭挙動を示す特性
図

【図５】同実施の形態の脱臭素子の吸着剤表面のポテン
シャルエネルギー分布図

【図６】本発明による実施の形態２の脱臭素子の構成図

【図７】同実施例の脱臭素子の吸着平衡濃度と温度の関
係を示す特性図

【図８】同実施例のペルチェ方式の温調素子を設置した
場合の脱臭素子の構成図

【図９】従来の脱臭素子の表面の模式図

【符号の説明】

１ 構造体 ２ 吸着剤 ３ 光触媒 ４ 加温手段 ７ 冷却手段 ９ ペルチェ方式の温調素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造体と、吸着剤と、光触媒と、加温手
   段とからなり、前記吸着剤と光触媒を、構造体の表面に
   均一に担持し、前記加温手段は構造体に熱伝達すること
   が可能な形態で設置されており、前記加温手段は臭気物
   質を吸着した吸着剤に対し、臭気物質の脱離が起きない
   レベルのエネルギーを加えるようにした脱臭素子。
2. 【請求項２】 構造体の材質として、温度３００Ｋにお
   ける、熱伝導率が３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の素材を用い
   た請求項１に記載の脱臭素子。
3. 【請求項３】 構造体の表面に吸着剤の粒子径より大き
   い凹凸を設けた請求項１または２に記載の脱臭素子。
4. 【請求項４】 構造体に熱伝達する形で、冷却手段を設
   置した請求項１または２または３に記載の脱臭素子。
5. 【請求項５】 加温手段、冷却手段をペルチェ方式の温
   調素子により構成した請求項４に記載の脱臭素子。