JP2004305395A - ガス浄化システムおよびガス浄化方法並びにガス浄化システムを利用したエアコン - Google Patents
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Abstract
【課題】空気等の浄化対象ガスに含まれる分解対象物質量等の浄化条件に応じて、より少ない消費電力ないしオゾン発生量で、より効率的に分解対象物質を分解して浄化対象ガスを清浄、脱臭あるいは除菌することが可能なガス浄化システムおよびガス浄化方法並びにガス浄化システムを利用したエアコンである。
【解決手段】ガス浄化システム10は、浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質の吸着機能と分解機能とを有する脱臭部21と、この脱臭部21に電力を負荷する電源部20とを備える。浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質を定常的に脱臭部21の吸着機能により吸着して捕捉する一方、電源部20から脱臭部21に任意の時点で間欠的に電力を負荷させることにより、吸着した分解対象物質を脱臭部21の分解機能により分解させるように構成した。
【選択図】 図1
【解決手段】ガス浄化システム10は、浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質の吸着機能と分解機能とを有する脱臭部21と、この脱臭部21に電力を負荷する電源部20とを備える。浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質を定常的に脱臭部21の吸着機能により吸着して捕捉する一方、電源部20から脱臭部21に任意の時点で間欠的に電力を負荷させることにより、吸着した分解対象物質を脱臭部21の分解機能により分解させるように構成した。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気等の浄化対象ガスに含まれる分解対象物質を除去して清浄、脱臭あるいは除菌するガス浄化システムおよびガス浄化方法並びにガス浄化システムを利用したエアコンに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、放電電極からの放電光により光触媒を活性化させて、ガス中の除去対象物質を除去してガスを清浄あるいは脱臭するガス浄化システムとして、図17に示すものがある(例えば特許文献1参照)。
【0003】
従来のガス浄化システム1は、セラミックスで構成され、光触媒を担持する三次元網目状の光触媒担持体2を、2枚の金属電極板3,3で挟持した構成である。対をなす金属電極板3,3間には、電源4が電線5を介して設けられ、電圧が印加される。金属電極板3,3間に所要の電圧が印加されると放電光とともにオゾンが発生し、光触媒担持体2が担持する光触媒が活性化せしめられる。
【0004】
金属電極板3,3で挟持された光触媒担持体2は、ガス6が流れる流路7中に設けられる。光触媒担持体2内を通過するガス6は、光触媒およびオゾンの作用により清浄あるいは脱臭される。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−140624号公報(第1頁−第8頁、図1参照)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の、ガス浄化システム1においては、光触媒担持体2内を通過するガス6を浄化あるいは脱臭する際、ガス6に含まれる分解対象物質の量に関わらず、オゾンを定常的に発生させ、かつ常に電力消費を伴う。このため、ガス6に含まれる分解対象物質の量が比較的少ない場合には、オゾンが過剰に発生しオゾンの利用効率が低下するのみならず、電力消費の増加に繋がる。
【0007】
さらに、放電の際に過剰に生じたオゾンは、浄化後のガス6とともにオゾンがガス浄化システム1を通過して排出される。オゾンは人体に有害であるとされており、大気中に排出することも環境上好ましくない。
【0008】
このため、例えば自動車等の車両も設けられたエアコンから人間が在室する車室内に放出される空気のように、オゾンを放出することができない場合には、ガス浄化システム1を適用させて空気を浄化あるいは脱臭させることができない。
【0009】
この結果、従来はエアコンに導かれる空気の流路12上に吸着材を設けて、吸着材により空気に含まれる臭い成分等の浄化対象となる物質を捕捉し、吸着材に一定量の対象物質が捕捉された際に、新しい吸着材と交換していた。このため、吸着材のメンテナンスや交換作業が必要であった。
【0010】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、空気等の浄化対象ガスに含まれる分解対象物質量等の浄化条件に応じて、より少ない消費電力ないしオゾン発生量で、より効率的に分解対象物質を分解して浄化対象ガスを清浄、脱臭あるいは除菌することが可能なガス浄化システムおよびガス浄化方法並びにガス浄化システムを利用したエアコンを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガス浄化システムは、上述の目的を達成するために、請求項1に記載したように、浄化対象ガスに含まれる分解対象物質の吸着機能と分解機能とを有する脱臭部と、この脱臭部に電力を負荷する電源部とを備え、前記浄化対象ガスに含まれる前記分解対象物質を定常的に前記脱臭部の吸着機能により吸着して捕捉する一方、電源部から前記脱臭部に任意の時点で間欠的に電力を負荷させることにより、吸着した前記分解対象物質を前記脱臭部の分解機能により分解させるように構成したことを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明に係るガス浄化システムは、上述の目的を達成するために、請求項2に記載したように、浄化対象ガスに含まれる分解対象物質を吸着する機能とオゾンを発生させる機能とを有する脱臭部と、前記脱臭部に電圧を印加することによりオゾンを発生させる電源部と、オゾン分解触媒とを備え、前記浄化対象ガスに含まれる前記分解対象物質を前記脱臭部の吸着機能により吸着し、吸着した前記分解対象物質を前記電源部により電圧を印加することにより前記脱臭部において生じたオゾンの作用により分解させ、さらに前記脱臭部から放出されたオゾンを前記オゾン分解触媒により分解するように構成したことを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明に係るガス浄化方法は、上述の目的を達成するために、請求項22に記載したように、浄化対象エリアに導かれる浄化対象ガスに含まれる分解対象物質を吸着させるステップと、吸着した前記分解対象物質を任意の時点で間欠的に分解させることを特徴とする方法である。
【0014】
また、本発明に係るエアコンは、上述の目的を達成するために、請求項23に記載したように、前記浄化対象ガスに含まれる分解対象物質の吸着機能と分解機能とを有する脱臭部と、この脱臭部に電力を負荷する電源部と、エバポレータとを備え、前記浄化対象ガスに含まれる前記分解対象物質を定常的に前記脱臭部の吸着機能により吸着して捕捉するとともに前記エバポレータにより前記浄化対象ガスの状態量を調整する一方、電源部から前記脱臭部に任意の時点で間欠的に電力を負荷させることにより、吸着した前記分解対象物質を前記脱臭部の分解機能により分解させるように構成したことを特徴とするものである。
【0015】
また、本発明に係るエアコンは、上述の目的を達成するために、請求項24に記載したように、前記浄化対象ガスに含まれる分解対象物質を吸着する機能とオゾンを発生させる機能とを有する脱臭部と、前記脱臭部に電圧を印加することによりオゾンを発生させる電源部と、エバポレータと、オゾン分解触媒とを備え、前記浄化対象ガスに含まれる前記分解対象物質を前記脱臭部の吸着機能により吸着させ、吸着した前記分解対象物質を前記電源部により電圧を印加することにより前記脱臭部において生じたオゾンの作用により分解させる一方、前記エバポレータにより前記浄化対象ガスの状態量を調整し、さらに前記脱臭部よりも下流に放出されたオゾンを前記オゾン分解触媒により分解するように構成したことを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明に係るガス浄化システムおよびガス浄化方法並びにガス浄化システムを利用したエアコンの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【0017】
図1は本発明に係るガス浄化システムの第1の実施形態を示す構成図である。
【0018】
ガス浄化システム10は、例えば、自動車等の車両に備えられる流路上機器の一例であるエバポレータ11に空気等の浄化対象ガスXを導くための流路12上に設けられる。エバポレータ11はエアコンの一機能として作用し、浄化対象ガスXの温度や湿度等の状態量を調整する機能を有する。
【0019】
浄化対象ガスXの流路12のエバポレータ11よりも上流側には、上流側から流路切換機構13、送風機14、ガス浄化システム10が設けられる一方、エバポレータ11の下流側における浄化対象ガスXの流路12は、浄化対象エリアの一例である車室15内に導かれる。浄化対象ガスXの上流側の流路12は開放され、外気取込口16が形成される。
【0020】
また、車室15内から流路切換機構13に向かう浄化対象ガスXのガス循環流路17が形成され、流路切換機構13は、外気取込口16側の流路12とガス循環流路17とを切り換える機能を有する。
【0021】
さらに、送風機14を作動させて浄化対象ガスXの強制的な対流を発生させることにより、流路切換機構13により外気取込口16側の流路12が選択されている場合には、外気取込口16側から車室15内を経由して車両の外部に排出される浄化対象ガスXの流れが形成される一方、流路切換機構13によりガス循環流路17が選択されている場合には、流路切換機構13側から車室15内およびガス循環流路17を経由して、再び流路切換機構13に導かれる浄化対象ガスXの循環が形成されるように構成される。
【0022】
すなわち、流路切換機構13は、外気導入モードと車室循環モードを選択する機能を有する。
【0023】
エバポレータ11には流路開閉機構の一例として空気吹出口18が開閉自在に設けられる。さらに、エバポレータ11の空気吹出口18には、開閉を操作するためのスイッチ19が設けられる。
【0024】
一方、ガス浄化システム10は、電源部20と浄化対象ガスXの流路12上に設けられた脱臭部21とを備える。脱臭部21は、浄化対象ガスXの流路12上に上流側から下流側に向かって設けられたプレフィルタ22、放電反応部23および吸着機能を備えた吸着層24を有する。
【0025】
脱臭部21の放電反応部23は、吸着機能を備えた光触媒モジュール25、複数の例えば2つの金属電極26,26および誘電体27を備える。2つの金属電極26,26は互いに対向して設けられ、一方の金属電極26のうち他方の金属電極26と対向する部位は誘電体27により覆われる。
【0026】
放電反応部23において、金属電極26を覆う誘電体27は、比誘電率は大きいものがより効果的であり、ガラス、雲母またはセラミックスを用いることが望ましい。ただし、所要の比誘電率を有すれば、その他の物質の誘電体27としてもよい。
【0027】
尚、2つの金属電極26,26双方の対向する部位が誘電体27により覆われてもよく、金属電極26が3つ以上ある場合には、極性が異なる金属電極26が対向する部位が誘電体27により覆われればよい。
【0028】
放電反応部23の光触媒モジュール25は、三次元網目構造、ハニカム構造、多重筒状構造あるいは格子状構造のセラミックス基体に、微粒子状の酸化チタンあるいは酸化亜鉛等の物質を主成分とする光触媒を担持させた構成である。光触媒モジュール25は、2つの金属電極26,26により誘電体27を介して挟持される。
【0029】
尚、光触媒の反応効果を向上させるために、白金、金等の金属と遷移元素との合金を含むものとしてもよい。その他、光触媒作用を有する物質であれば、担持する物質は任意である。
【0030】
光触媒モジュール25のセラミックス基体は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化チタンまたは酸化亜鉛等のセラミックスを含む化合物で形成される。
【0031】
一方、脱臭部21の吸着層24は、例えば酸化アルミニウム(Al2O3)や酸化ケイ素(SiO2)等の金属酸化物で構成される。
【0032】
また、ガス浄化システム10の電源部20は、エバポレータ11の空気吹出口18に設けられたスイッチ19および放電反応部23の各金属電極26,26と接続される。電源部20は、放電反応部23の金属電極26,26と接続され、放電反応部23に所要の電力を負荷して金属電極26,26間に電圧を印加することができるように構成される。
【0033】
電源部20には、パルス電源、交流電源あるいは高周波電源を用いることが望ましい。電源部20としてパルス電源を使用する場合、直流電源よりも容易に大きな電力を放電反応部23に出力することができる。このため、電源部20の小型化が可能となる。さらに、電源部20として、デューティ比0.5以下の短パルス電源とすることで、出力電力を大きくすることができる。
【0034】
電源部20として交流電源を使用する場合、電源部20の構成は、単純化することができる。このため、電源部20に必要なコストを低減させることが可能となる。さらに、交流電源による放電は、直流電源による放電に比べ容易に大きな電力を放電反応部23に出力することができる。したがって、交流電源による電源部20は、低価格で中規模のガス浄化システム10に適する。
【0035】
電源部20として高周波電源を使用する場合、高周波電源の動作周波数が10kHz以上であると、放電反応部23に出力する電力を増加させることが可能となる。したがって、光触媒モジュール25が比較的大容量のあるいは高濃度の浄化対象ガスXを対象とするガス浄化システム10に適用するときに有効である。
【0036】
さらに、高周波電源の周波数が15kHz以上になると、高周波電源の動作音が人間の可聴範囲外となる。このため、周波数が15kHz以上の高周波電源を電源部20として使用すれば、電源部20の動作音が知覚されず、動作音が規制される環境においては、防音設備を設けることなく容易にガス浄化システム10の使用が可能となる。
【0037】
また、電源部20では、パルス電源、交流電源あるいは高周波電源に波高値の50〜90%に相当する直流バイアスを重畳することで、放電反応部23における放電発生の要素である偶存電子の個数を安定化させることができる。このため、放電反応部23における放電開始電圧あるいはスパーク移行電圧のばらつきが小さくなり、ガス浄化システム10の安定動作を確保が容易となる。
【0038】
さらに、電源部20としてパルス電源を使用する場合においては、波高値の50〜90%に相当する直流バイアスを重畳すると、電源部20をパルス電源単独とする場合に比べてパルス電圧を低減させることができる。このため、パルス電源を使用する電源部20を小型化することが可能となる。
【0039】
ところで、電源部20としてパルス電源あるいは交流電源を使用する場合、1パルスあるいは1周期当たりの放電入力エネルギは光触媒モジュール25を通過する浄化対象ガスXの組成、放電反応部23の金属電極26,26の形状あるいは金属電極26,26の間隔により決定される。
【0040】
一方、電源部20から放電反応部23に入力される1パルスまたは1周期当たりの放電入力エネルギをE[J]、繰返し周期をr[pps]または[Hz]とすると、電源部20から放電反応部23に投入される投入電力はE×r[W]で定義される。そこで、電源部20は間欠動作動作させることで、電源部20から放電反応部23に投入される投入電力を繰返し周期rによらず一定にすることができる。
【0041】
電源部20の間欠動作における動作と非動作の比である変調度は、必要となる投入電力をP0[W]、1パルスまたは1周期当たりの投入エネルギをE0[J]、繰返し周期をf[pps]または[Hz]とすると式(1)で表される。
【0042】
【数1】
P0/E0×f ……(1)
例えば電源部20から放電反応部23に投入される必要となる投入電力が10[W]、1パルスあたりの投入エネルギが50[mJ]、繰返し周期が20[kHz]である場合、変調度は式(1)から、式(2)のように求められる。
【0043】
【数2】
10/50×10−3×20×103=0.01 ……(2)
すなわち、電源部20から放電反応部23に投入される必要となる投入電力が10[W]、1パルスあたりの投入エネルギが50[mJ]、繰返し周期が20[kHz]である場合、変調度は0.01であり、1秒あたり10ミリ秒間だけ動作する動作モードが必要となる。
【0044】
電源部20における動作モードを、1秒あたり10ミリ秒間動作する動作モードとするのは一例であり、2秒に1度20ミリ秒間動作する動作モード、あるいは1秒に2度5ミリ秒間動作する動作モードとしてもよい。
【0045】
電源部20において動作モードを設定する方法としては、電源部20における駆動電源の一次側、例えば交流100V入力をサイリスタあるいはトランジスタ等のスイッチング素子を用いてオンオフ動作する方法、電源部20における高電圧の出力回路中に変調部を設ける方法、電源部20における動作繰返し数を規定する発振回路に変調を加える方法がある。
【0046】
一方、電源部20として直流電源を用いた場合も、電源部20から放電反応部23に投入される投入電力は、光触媒モジュール25を通過する浄化対象ガスXの組成、放電反応部23の金属電極26,26の形状あるいは金属電極26,26の間隔により決定される。
【0047】
このため、電源部20として直流電源を用いた場合も、電源部20が間欠動作を行うようにすることで、電源部20の電圧を変化させることなく電源部20を連続動作させる場合よりも低電力による浄化動作を可能とすることができる。
【0048】
次に、ガス浄化システム10の作用について説明する。
【0049】
まず、車両のユーザが車両に乗車して流路切換機構13により浄化対象ガスXの流路12を選択し、エバポレータ11の空気吹出口18に設けられたスイッチ19を操作して空気吹出口18を開くとともにエバポレータ11をオン状態にして作動させる。このため、送風機14が作動して強制的な流れが生成され、所要の流速で外気取込口16側あるいはガス循環流路17から流路切換機構13を経由してエバポレータ11側に向かう空気等の浄化対象ガスXの流れが形成される。
【0050】
次に、流路切換機構13を経由した浄化対象ガスXは、送風機14を通過して所要の流速とされた後、ガス浄化システム10のプレフィルタ22に導かれる。プレフィルタ22において、ある程度の大きさを有する塵や埃等の浄化対象ガスXに含まれる物体や放電反応部23の光触媒モジュール25において除去できないものが除去される。
【0051】
すなわち、浄化対象ガスXに比較的大きな塵や埃が含まれると、放電反応部23の光触媒モジュール25の狭隙部に詰まり、または光触媒を覆い機能や性能の低下あるいは破損を引き起こす恐れが発生する。同様に、浄化対象ガスX中の塵や埃は、その他の構成部材においても機能低下あるいは破損の原因となる。
【0052】
そこで、プレフィルタ22により浄化対象ガスXは予め除塵される。除塵用のプレフィルタ22としては、公知技術である電気集塵フィルタの利用が効果的である。
【0053】
電気集塵フィルタは、正負の集塵用電極板を具備するコレクタ部とイオン化部で構成される。空気等の浄化対象ガスXは、電気集塵フィルタのイオン化部およびコレクタ部の集塵用電極板間に導かれる。さらに、電気集塵フィルタのイオン化部に設けられた放電部に電圧が印加されることで、イオン化部において空気等の浄化対象ガスX中にイオンが発生する。
【0054】
イオン化部に発生したイオンの作用により、イオン化部を流れる浄化対象ガスX中の酸素は、プラスの酸素イオンに変わる。さらに、このプラスの酸素イオンが、浄化対象ガスX中の塵や埃に付着して、塵や埃は電荷を帯びた浮遊粒子となる。
【0055】
電荷を帯びた浮遊粒子となった塵や埃は、電圧が架けられたコレクタ部の集塵用電極板に吸着せしめられる。この結果、浄化対象ガスXの塵や埃は除去される。
【0056】
プレフィルタ22により除塵された浄化対象ガスXは、放電反応部23の光触媒モジュール25に導かれる。このため、浄化対象ガスXに含まれ、プレフィルタ22を通過したホルムアルデヒドやVOC(Volatile Organic Compounds)等の臭い成分である分解対象物質の一部は、光触媒モジュール25において吸着される。
【0057】
次に、光触媒モジュール25を通過した浄化対象ガスXは、吸着層24に導かれる。このため、浄化対象ガスXに含まれ、光触媒モジュール25を通過した分解対象物質は、さらに吸着層24において吸着される。
【0058】
この結果、光触媒モジュール25および吸着層24を通過することにより臭い成分である分解対象物質が除去された浄化対象ガスXは脱臭される。脱臭された浄化対象ガスXは、エバポレータ11に導かれ、所要の温度あるいは湿度に調節されて、空気吹出口18から車室15内に導かれる。
【0059】
さらに、車室15内に導かれた浄化対象ガスXは、流路切換機構13により外気導入モードに設定されている場合には、車両の外部に排出される一方、流路切換機構13により車室循環モードに設定されている場合には、ガス循環流路17を経由して、再び流路切換機構13に導かれる。
【0060】
そして、同様な流れを継続的に行うことにより、車室15内の空気等の浄化対象ガスXは光触媒モジュール25および吸着層24において脱臭される一方、光触媒モジュール25および吸着層24に吸着した分解対象物質の量が増加する。
【0061】
そこで、エバポレータ11の空気吹出口18に設けられたスイッチ19を操作して空気吹出口18を閉じるとともにエバポレータ11をオフ状態にして停止させる。スイッチ19を操作して空気吹出口18を閉じると、スイッチ19から電圧印加指令信号が電源部20に与えられる。
【0062】
電源部20は、スイッチ19から電圧印加指令信号を受けると、放電反応部23の金属電極26,26間に電圧を印加する。この結果、2枚の金属電極26,26の一方が正極、他方が負極となるが、電圧の正負の向きは任意である。ここで、金属電極26,26のうち負極となった側の金属電極26から放電が起こり、放電光である紫外線が発生する。
【0063】
このとき、金属電極26,26のうち一方の金属電極26は、誘電体27で覆われるため、放電は、アーク放電に移行せずに安定したコロナ放電となり持続的に維持される。すなわち、正極側の金属電極26と負極側の金属電極26の間に形成される電界には誘電体27が介在するため、安定したコロナ放電となる誘電体バリア放電が起こる。さらに、金属電極26は誘電体27で覆われるため、破損が防がれ保護される。
【0064】
2枚の金属電極26,26の間に発生した紫外線は、2枚の金属電極26,26で挟持された光触媒モジュール25が担持する酸化チタン等の光触媒を照射する。光触媒が紫外線により照射されると、光触媒は活性化状態となり、浄化対象ガスXに含まれる酸素と水から過酸化水素と水酸基ラジカルとが生成される。
【0065】
さらに、2枚の金属電極26,26の間には、発生したコロナ放電に伴い、紫外線が発生するとともにオゾンが生成される。生成されたオゾンおよび水酸基ラジカルは酸化力が強く、物質の分子結合を分断することができる。
【0066】
このため、光触媒モジュール25に吸着した臭いの発生要因であるホルムアルデヒド等の臭い成分等の分解対象物質に加えて光触媒モジュール25近傍に浮遊する浮遊菌等の菌類および細菌類、汚れの成分を構成する物質、有害物質、トリハロメタン等の有機塩素化合物、内分泌撹乱化学物質やその他オゾンおよび水酸基ラジカルの酸化力の作用で分解可能な物質、化合物、混合物、生物がオゾンおよび水酸基ラジカルの酸化力の作用により分解される。この結果、光触媒モジュール25の分解対象物質の吸着機能が再生されるとともに、浄化対象ガスXを浄化することができる。
【0067】
また、2枚の金属電極26,26の間に発生したコロナ放電も、臭いの発生要因であるホルムアルデヒド等の臭い成分物質あるいは有害物質の分解、浮遊菌の除菌および不活性化に作用する。
【0068】
光触媒モジュール25において分解対象物質を分解した後、残留するオゾンおよび水酸基ラジカルは、光触媒モジュール25の吸着層24に侵入する。このため、光触媒モジュール25の場合と同様に、吸着層24において吸着した臭い成分や浮遊菌、有害物質等の分解対象物質がオゾンおよび水酸基ラジカルの酸化力の作用により分解され、分解対象物質の吸着機能が再生される。
【0069】
さらに、吸着層24において分解対象物質を分解した後、残留するオゾンおよび水酸基ラジカルは、エバポレータ11の内部に侵入し、エバポレータ11の内部に残留する臭い成分や浮遊菌、有害物質等の分解対象物質がオゾンおよび水酸基ラジカルの酸化力の作用により分解される。
【0070】
ここで、空気吹出口18は閉じられており、オゾンおよび水酸基ラジカルは車室15内に侵入しないため、残留するオゾンおよび水酸基ラジカルを光触媒モジュール25、吸着層24およびエバポレータ11内部の臭い成分や浮遊菌、有害物質等の分解対象物質の分解に効率的に作用させることができる。
【0071】
すなわち、光触媒モジュール25および吸着層24を通過し、浄化対象ガスX中の分解対象物質と未反応のオゾンは、人体に有害であるため、大気中に排出されることが環境的に好ましくない。このため、空気吹出口18を閉じてエバポレータ11内部にオゾンを閉じ込めるとともに、エバポレータ11内部の分解対象物質とオゾンとを反応させることによりオゾンを十分に分解させることができる。
【0072】
すなわち、ガス浄化システム10は、車両に設けられたエバポレータ11用の空気等の浄化対象ガスXの流路12に光触媒モジュール25および吸着層24を設け、光触媒モジュール25および吸着層24により浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質を一時的に吸着して捕捉するとともに、光触媒モジュール25および吸着層24に分解対象物質が一定量蓄積した際に、光触媒モジュール25にコロナ放電光を発生させることにより活性化された光触媒、放電光および放電に伴って生じたオゾンの作用により間欠的に分解処理する構成である。
【0073】
さらに、空気吹出口18を閉じた状態でエバポレータ11の内部に放電に伴って生じたオゾンを導くことにより、エバポレータ11の内部を脱臭ないし浄化する一方、オゾンを効率的に分解して車室15内に放出されないようにする構成である。
【0074】
ガス浄化システム10では、電力を消費することなく定常的に光触媒モジュール25および吸着層24において浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質を吸着させて除去することができる一方、必要に応じて任意の時点で金属電極26,26に電力を負荷して分解対象物質を分解することができるため、分解対象物質の分解機能を維持しつつ電力効率を向上させることができる。
【0075】
また、ガス浄化システム10では、光触媒モジュール25および吸着層24に吸着した分解対象物質を光触媒およびオゾンの作用で分解し、光触媒モジュール25および吸着層24の吸着機能を再生することができるとともに機能劣化を回避させるため、従来必要であった吸着材の交換やメンテナンスが不要であり長期間安定して浄化対象ガスXの脱臭、浄化あるいは除菌が可能となる。
【0076】
さらに、ガス浄化システム10では、浄化対象ガスXの脱臭あるいは浄化に伴って生じるオゾンの発生時期を必要に応じて任意に間欠的に設定することが可能であるのみならずエバポレータ11の内部において十分に分解されるため、車室15内に放出されるオゾンの量を十分に低減させることができる。このため、人間が在室する車両の車室15内のようにオゾンを放出することが好ましくない空間であっても、ガス浄化システム10を使用することが可能となる。
【0077】
これによりガス浄化システム10は、車両の車室15内の空気脱臭のみならず汚れ成分を除去する洗浄、汚れ成分の付着を防止する防汚、殺菌、空気の清浄、排気処理、水の清浄、廃水処理、水の分解、有機合成または有機分解反応の促進、無機性または有機性の環境汚染物質の分解などの目的のために幅広く利用することができる。
【0078】
また、浄化対象ガスXの脱臭あるいは浄化に伴って生じるオゾンをエバポレータ11の内部に導く構成であるため、浄化対象ガスXのみならずエバポレータ11の脱臭および浄化が可能となるとともに、生成させたオゾンを有効に活用することができる。
【0079】
一方、ガス浄化システム10において、空気等の浄化対象ガスXの清浄あるいは脱臭効果を向上させるためには、光触媒をより活性化させる必要がある。光触媒の活性化状態は光の強さに依存するため、より強い光を光触媒に照射する必要がある。
【0080】
しかし、従来のガス浄化システム1においては、金属電極板3,3間に与える電力の増加に伴い、金属電極板3,3間で発生する放電がコロナ放電からアーク放電に移行し、金属電極板3等の構成部材を破損させる恐れがあった。このため、従来のガス浄化システム1においては、強い放電光を得て、ガス浄化システム1の浄化対象となるガス中の清浄あるいは脱臭機能を向上させることが困難であった。
【0081】
一方、ガス浄化システム10では、放電反応部23において、誘電体27で金属電極26,26の一方を覆うことにより、金属電極26の破損を防ぎ、かつ誘電体バリア放電を形成することで安定なコロナ放電を持続的に維持することができる。
【0082】
また、ガス浄化システム10では、プレフィルタ22を光触媒モジュール25よりも上流の流路12に設けることにより、光触媒モジュール25における光触媒の作用による浄化に先駆けて、予め塵や埃を除去することができる。このため、ガス浄化システム10の浄化機能を損なうことなく維持し、安定的に浄化対象ガスXの浄化を実施することが可能である。さらに、光触媒モジュール25における光触媒の作用およびプレフィルタ22の作用を複合的に用いることにより浄化対象ガスXの浄化効果を向上させることができる。
【0083】
尚、ガス浄化システム10において、空気吹出口18のスイッチ19と電源部20とを接続せずに、別途電源部20を操作するように構成してもよい。
【0084】
また、空気吹出口18を設けずに、電源部20のオンオフにより放電状態を切り換えて、車両からユーザが降車した後に、オゾンを車室15内に導いて車室15内を浄化ないし脱臭させるように構成してもよい。
【0085】
また、エバポレータ11に直接空気吹出口18を設けずに、エバポレータ11よりも下流の浄化対象ガスXの流路12上に別途、流路開閉機構を設けても良い。
【0086】
また、ガス浄化システム10において、金属電極26,26に印加する電力が小さく、コロナ放電を持続的に維持することができる場合には、必ずしも誘電体27を設けなくてもよい。逆に光触媒モジュール25の両面の2枚の金属電極26,26双方を誘電体27で覆う構成としてもよい。
【0087】
また、光触媒モジュール25、金属電極26,26および誘電体27の形状および位置は任意である。金属電極26と誘電体27とは必ずしも密着する必要はない。金属電極26,26を例えば2次元網目構造として、より良好な電界を形成させて効率的に放電を発生させるように構成してもよい。
【0088】
図2は本発明に係るガス浄化システムの第2の実施形態を示す構成図である。
【0089】
図2に示すガス浄化システム10Aは、図1に示すガス浄化システム10に対して、オゾン循環流路30を設けた点と空気吹出口18を設ける代わりにオゾン循環流路30の両端に循環流路選択機構31,31を設けた点が異なる。その他の構成および作用については、図1に示すガス浄化システム10と同じであるため、同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0090】
ガス浄化システム10Aでは、少なくとも脱臭部21よりも下流の流路12上と上流の流路12上にそれぞれ循環流路選択機構31,31が設けられる。例えばエバポレータ11よりも下流の流路12上とガス循環流路17上とに循環流路選択機構31,31がそれぞれ設けられる。さらに、脱臭部21よりも下流側の循環流路選択機構31から脱臭部21よりも上流側である循環流路選択機構31の間にオゾン循環流路30が形成される。
【0091】
そして、オゾン循環流路30の両端の循環流路選択機構31,31によりオゾン循環流路30とガス循環流路17とを選択することができるように構成される。
【0092】
このため、循環流路選択機構31,31によりガス循環流路17が選択されるとともに、流路切換機構13によってもガス循環流路17が選択されて車室循環モードとされる場合には、送風機14により浄化対象ガスXが所要の流速に加速され、流路切換機構13から脱臭部21、エバポレータ11および車室15内を経由してガス循環流路17を通って再び流路切換機構13に導かれる浄化対象ガスXの流れが形成される。
【0093】
この際、電源部20の出力はオフ状態とされ、図1に示すガス浄化システム10と同様な作用により浄化対象ガスXはプレフィルタ22で除塵された後、浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質は光触媒モジュール25および吸着層24に吸着されて脱臭、浄化あるいは除菌される。
【0094】
このため、除塵および脱臭、浄化あるいは除菌された浄化対象ガスXが車室15内に放出され、さらに車室15内からガス循環流路17を経由した浄化対象ガスXが再びプレフィルタ22、光触媒モジュール25および吸着層24において除塵および脱臭、浄化あるいは除菌される。これにより車室15内の浄化対象ガスXは定常的に脱臭、浄化あるいは除菌される。
【0095】
図3は、図2に示すガス浄化システム10Aの流路切換機構13により外気導入モードが選択された場合の浄化対象ガスXの流れを示す図である。
【0096】
図3に示すように循環流路選択機構31,31によりガス循環流路17が選択されるとともに、流路切換機構13によってガス循環流路17および外気取込口16側の流路12の双方が選択されて外気導入モードとされる場合には、送風機14により浄化対象ガスXが所要の流速に加速され、流路切換機構13から脱臭部21、エバポレータ11および車室15内を経由してガス循環流路17を通って再び流路切換機構13に導かれる浄化対象ガスXの流れが形成される一方、外気取込口16から車両外部の空気である浄化対象ガスXが流路12に導入され、流路切換機構13、脱臭部21およびエバポレータ11を経由して車室15内に導かれる。
【0097】
流路切換機構13により外気導入モードが選択された場合においても、流路切換機構13により車室循環モードが選択された場合と同様に電源部20の出力はオフ状態とされる。このため、流路切換機構13により車室循環モードが選択された場合と同様な流れで、車室15内に導かれる浄化対象ガスXは定常的に脱臭、浄化あるいは除菌される。
【0098】
尚、流路切換機構13によりガス循環流路17を選択せずに外気取込口16側の流路12のみを選択しても同様の流れで車室15内に導かれる浄化対象ガスXは定常的に脱臭、浄化あるいは除菌される。
【0099】
図4は、図2に示すガス浄化システム10Aの循環流路選択機構31,31によりオゾン循環流路30が選択された場合の浄化対象ガスXの流れを示す図である。
【0100】
図4に示すように流路切換機構13により外気取込口16側の流路12を遮断するとともに循環流路選択機構31,31によりオゾン循環流路30のみを選択すると、流路切換機構13および循環流路選択機構31,31により閉じられた浄化対象ガスXの流路12、オゾン循環流路30およびガス循環流路17で構成される閉空間が形成される。
【0101】
このため、送風機14により浄化対象ガスXが所要の流速に加速され、流路切換機構13から脱臭部21およびエバポレータ11を経由してオゾン循環流路30を通って再び流路切換機構13に導かれる浄化対象ガスXの循環流れが形成される。
【0102】
この際、電源部20の出力はオン状態とされ、電源部20から脱臭部21に電力が負荷される。このため、図1に示すガス浄化システム10と同様な作用により、放電光により活性化された光触媒の作用および放電光の発生に伴って生じたオゾンの作用によりプレフィルタ22および吸着層24に吸着した分解対象物質が分解されるとともに、浄化対象ガスXが脱臭、浄化あるいは除菌される。
【0103】
脱臭部21において生じたオゾンは、浄化対象ガスXとともにエバポレータ11に導かれる。このため、オゾンの作用によりエバポレータ11内部の臭い成分や浮遊菌、有害物質等の分解対象物質を分解することができる。
【0104】
さらに、エバポレータ11において分解対象物質と反応せずに残留したオゾンは、エバポレータ11を通過してオゾン循環流路30に導かれ、オゾン循環流路30を経由した後、再び脱臭部21よりも上流の循環流路選択機構31に導かれる。
【0105】
そして、オゾン循環流路30を経由したオゾンは、再び脱臭部21およびエバポレータ11において臭い成分や浮遊菌、有害物質等の分解対象物質を分解する。このため、脱臭部21において生じたオゾンを効率的に分解対象物質の分解に使用することができる。
【0106】
ガス浄化システム10Aでは、図1に示すガス浄化システム10の効果に加えて、エバポレータ11に導かれたオゾンを再び脱臭部21に導いて再利用する構成であるため、より効率的に分解対象物質を分解させることができるのみならず、脱臭部21の上流側の流路12に流路上機器が設けられている場合においても、流路上機器を脱臭、浄化あるいは除菌することができる。
【0107】
図5は図2に示すガス浄化システム10Aにおける脱臭部21の第1の変形例を示す構成図である。
【0108】
図5に示す脱臭部21Aは、浄化対象ガスXの上流側からプレフィルタ22、放電反応部23および吸着層24を有する。さらに放電反応部23は、浄化対象ガスXの上流側から網状の金属電極26、板状あるいはブロック状の光触媒モジュール25および多孔状の金属電極26を有する。
【0109】
脱臭部21Aでは、放電反応部23の2つの金属電極26,26のうち一方の金属電極26が網状であるため、光触媒モジュール25が設けられる2つの金属電極26,26の間に局所的に強い電界が形成される。
【0110】
このため、脱臭部21Aの放電反応部23では、より低出力の電力でより効率的に放電光を発生させることができる。さらに、光触媒モジュール25およびの形状が板状あるいはブロック状であるため、より均一に光触媒モジュール25において分解対象物質を吸着させるとともに、光触媒モジュール25により均一に放電光を照射できるため、吸着した分解対象物質をより均一かつ効率的に分解することができる。
【0111】
脱臭部21Aの放電反応部23のように、光触媒モジュール25が設けられる2つの金属電極26,26の間に局所的に強い電界が形成される金属電極26,26の形状であれば、金属電極26,26の形状は任意である。例えば、金属電極26,26の形状を線状、螺旋状や薄状としてもよい。
【0112】
図6は図2に示すガス浄化システム10Aにおける脱臭部21の第2の変形例を示す構成図である。
【0113】
図6に示す脱臭部21Bは、図5に示す脱臭部21Aに対して、放電反応部23の構成が異なる。その他の構成については、図5に示す脱臭部21Aと同じであるため、同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0114】
脱臭部21Bの放電反応部23は、浄化対象ガスXの上流側から多孔状の金属電極26、板状あるいはブロック状の光触媒モジュール25、網状の金属電極26、板状あるいはブロック状の光触媒モジュール25および多孔状の金属電極26を有する。すなわち、脱臭部21Bの放電反応部23では、金属電極26および光触媒モジュール25が交互に積層される。
【0115】
尚、積層される金属電極26および光触媒モジュール25の数は任意である。
【0116】
脱臭部21Bでは、複数の光触媒モジュール25が積層されるため、光触媒モジュール25のサイズや数を調節して、分解対象物質の吸着量および吸着させた分解対象物質を分解可能な量を任意の量に設定することができる。さらに、金属電極26の数を低減させることができる。
【0117】
図7は図2に示すガス浄化システム10Aにおける脱臭部21の第3の変形例を示す構成図である。
【0118】
図7に示す脱臭部21Cは、図6に示す脱臭部21Bに対して、放電反応部23よりも上流側に吸着層24を設けた点が異なる。その他の構成については、図6に示す脱臭部21Bと同じであるため、同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0119】
脱臭部21Cでは、放電反応部23よりも下流側の吸着層24に加えて別途放電反応部23よりも上流側に吸着層24が設けられる。放電反応部23で生じたオゾンはオゾン循環流路30を経由して再び放電反応部23よりも上流側に導かれるため、放電反応部23よりも上流側に吸着層24を設けることができる。
【0120】
脱臭部21Cでは、分解対象物質の吸着量を向上させることができる。吸着層24を設ける位置および数はオゾンが流れる流路12上であれば任意である。
【0121】
脱臭部21Bおよび脱臭部21Cのように、金属電極26、光触媒モジュール25および吸着層24の数およびサイズを調節することにより、発生させるオゾンの量、放電光のエネルギないし分解対象物質の吸着量を任意の量に設定することができる。
【0122】
図8は本発明に係るガス浄化システムの第3の実施形態を示す構成図である。
【0123】
図8に示すガス浄化システム10Bは、図1に示すガス浄化システム10に対して、脱臭部21Dの構成が異なる。その他の構成および作用については、図1に示すガス浄化システム10と同じであるため、脱臭部21Dの構成のみ図示するとともに同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0124】
ガス浄化システム10Bの脱臭部21Dは、浄化対象ガスXの上流側からプレフィルタ22および放電反応部23を具備する。放電反応部23は、浄化対象ガスXの上流側から金属電極26、吸着材混合光触媒部40および金属電極26を有する。
【0125】
金属電極26,26のうち一方の金属電極26は、例えば網状とされ、2つの金属電極26,26間により良好な電界が形成されるように構成される。
【0126】
尚、放電反応部23において、吸着材混合光触媒部40が金属電極26,26の間に設けられれば、吸着材混合光触媒部40および各金属電極26,26を設ける順序は任意である。
【0127】
図9は図8に示す脱臭部21Dの吸着材混合光触媒部40の構造を示す図である。
【0128】
吸着材混合光触媒部40は、粒状あるいは粉状の光触媒50と吸着機能を備えた吸着材51とが混合された構成である。吸着材混合光触媒部40の光触媒50には例えば酸化チタン(TiO2)が材料として用いられる一方、吸着材51には、例えばで酸化アルミニウム(Al2O3)や酸化ケイ素(SiO2)等の金属酸化物が材料として用いられる。
【0129】
そして、ガス浄化システム10Bでは、脱臭部21Dの吸着材混合光触媒部40において定常的に浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質が吸着されて捕捉される一方、一定の場合、例えば吸着材混合光触媒部40に一定量の分解対象物質が吸着した場合に電源部20から金属電極26,26間に電圧を印加することにより放電光を発生させ、活性化された光触媒50および発生したオゾンの作用により吸着材混合光触媒部40に吸着した分解対象物質が間欠的に分解される。
【0130】
すなわち、ガス浄化システム10Bは図1に示すガス浄化システム10において脱臭部21に吸着層24および光触媒モジュール25を設ける代わりに、これらの機能を兼ね備えた吸着材混合光触媒部40を設けた構成である。
【0131】
ガス浄化システム10Bでは、吸着材51に吸着した分解対象物質をオゾンのみならず活性化された光触媒50並びに放電の作用により分解させることができる。このため、図1に示すガス浄化システム10よりも少ない部品数で、より効果的に吸着材51に吸着した分解対象物質を分解させることができる。このため、ガス浄化システム10Bでは、脱臭部21Dの小型化が可能となる。
【0132】
図10は本発明に係るガス浄化システムの第4の実施形態を示す構成図である。
【0133】
図10に示すガス浄化システム10Cは、図1に示すガス浄化システム10に対して、脱臭部21Eの構成が異なる。その他の構成および作用については、図1に示すガス浄化システム10と同じであるため、脱臭部21Eの構成のみ図示するとともに同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0134】
ガス浄化システム10Cの脱臭部21Eは、浄化対象ガスXの上流側にプレフィルタ22が設けられ、プレフィルタ22よりも下流側には、単一あるいは複数の吸着材混合光触媒部40および光触媒活性化用ランプ60が設けられる。吸着材混合光触媒部40の構造は、図9に示す構造と同様であり、光触媒活性化用ランプ60は吸着材混合光触媒部40に光を照射可能な位置に設けられる。
【0135】
例えば、光触媒活性化用ランプ60は、2つの吸着材混合光触媒部40の間に設けられる。
【0136】
また、電源部20は光触媒活性化用ランプ60と接続され、電源部20から光触媒活性化用ランプ60に任意の時点で電力を与えることにより光触媒活性化用ランプ60から吸着材混合光触媒部40に光を間欠的に照射することができるように構成される。
【0137】
そして、ガス浄化システム10Cの脱臭部21Eでは、吸着材混合光触媒部40において浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質が吸着されて定常的に捕捉される一方、吸着材混合光触媒部40に吸着された分解対象物質を分解する際には、電源部20から光触媒活性化用ランプ60に電力が与えられ、さらに光触媒活性化用ランプ60から光が吸着材混合光触媒部40に照射される。
【0138】
このため、光触媒活性化用ランプ60により照射された光により吸着材混合光触媒部40の光触媒50が活性化され、活性化した光触媒50の作用により吸着材混合光触媒部40に吸着された分解対象物質が分解される。
【0139】
すなわち、ガス浄化システム10Cは、光触媒50と吸着材51とを混合した吸着材混合光触媒部40に放電光を照射する代わりに光触媒活性化用ランプ60により光を照射する構成である。
【0140】
ガス浄化システム10Cでは、有害なオゾンを発生させることなく浄化対象ガスXにから分解対象物質を除去することができる。さらに、図1に示すガス浄化システム10と同様に、浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質を電力を消費することなく定常的に吸着させて捕捉する一方、任意の時点で間欠的に吸着材混合光触媒部40に吸着された分解対象物質を分解することができるため、より消費電力を低減させることができる。
【0141】
図11は本発明に係るガス浄化システムの第5の実施形態を示す構成図である。
【0142】
図11に示すガス浄化システム10Dは、図10に示すガス浄化システム10Cに対して、脱臭部21Fの構成,すなわち吸着材混合光触媒部40の代わりに酸化触媒混合光触媒部70を設けた点および光触媒活性化用ランプ60の代わりに加熱ヒータ71を設けた点が異なる。その他の構成および作用については、図10に示すガス浄化システム10Cと同じであるため、脱臭部21Fの構成のみ図示するとともに同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0143】
ガス浄化システム10Dの脱臭部21Fには、浄化対象ガスXの上流側にプレフィルタ22が設けられ、プレフィルタ22よりも下流側には、単一あるいは複数の酸化触媒混合光触媒部70および加熱ヒータ71が設けられる。加熱ヒータ71は、酸化触媒混合光触媒部70を加熱することが可能な位置に設けられる。
【0144】
例えば、加熱ヒータ71は、2つの酸化触媒混合光触媒部70の間に設けられる。
【0145】
また、電源部20は加熱ヒータ71と接続され、電源部20から加熱ヒータ71に任意の時点で電力を与えることにより加熱ヒータ71から酸化触媒混合光触媒部70に熱を間欠的に与えることができるように構成される。
【0146】
図12は図11に示す脱臭部21Fの酸化触媒混合光触媒部70の構造を示す図である。
【0147】
酸化触媒混合光触媒部70は、粒状あるいは粉状の光触媒50と酸化触媒80とが混合された構成である。酸化触媒80は、吸着材としての機能も備えており、例えば酸化アルミニウム(γAl2O3)や酸化ケイ素(SiO2)等の金属酸化物の微粒子が材料として用いられる、一方、光触媒50には例えば酸化チタン(TiO2)が材料として用いられる。
【0148】
そして、ガス浄化システム10Dの脱臭部21Fでは、酸化触媒混合光触媒部70において浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質が吸着されて定常的に捕捉される一方、酸化触媒混合光触媒部70に吸着された分解対象物質を分解する際には、電源部20から加熱ヒータ71に電力が与えられ、さらに加熱ヒータ71から熱が酸化触媒混合光触媒部70に与えられる。
【0149】
このため、加熱ヒータ71により酸化触媒混合光触媒部70の酸化触媒80に吸着した分解対象物質が加熱され、分解対象物質は燃焼処理される。
【0150】
すなわち、ガス浄化システム10Dは、酸化触媒混合光触媒部70の吸着材としての機能を兼ねた酸化触媒80において捕捉した分解対象物質を放電光や光触媒50あるいはオゾンで分解する代わりに酸化触媒80で燃焼処理して分解する構成である。
【0151】
ガス浄化システム10Dでは、図10に示すガス浄化システム10Cと同様に、有害なオゾンを発生させることなく浄化対象ガスXにから分解対象物質を除去することができる。さらに、浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質を電力を消費することなく定常的に吸着させて捕捉する一方、任意の時点で間欠的に酸化触媒混合光触媒部70に吸着された分解対象物質を分解することができるため、より消費電力を低減させることができる。
【0152】
図13は本発明に係るガス浄化システムの第6の実施形態を示す構成図である。
【0153】
図13に示すガス浄化システム10Eは、図1に示すガス浄化システム10に対して、脱臭部21Gの構成が異なる。その他の構成および作用については、図1に示すガス浄化システム10と同じであるため、脱臭部21Gの構成のみ図示するとともに同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0154】
ガス浄化システム10Eの脱臭部21Gは、浄化対象ガスXの上流側からプレフィルタ22、複数の金属電極26および吸着層24を有する。
【0155】
金属電極の数は少なくとも正極側と負極側の金属電極26が設けられれば任意である。例えば、複数の線状の金属電極26と極性の異なる板状の金属電極26とが交互に配置される。このため、各金属電極26,26間により局所的に強い電界が形成される。
【0156】
そして、ガス浄化システム10Eの脱臭部21Gでは、吸着層24において、浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質が吸着されて定常的に捕捉される一方、吸着層24に吸着した分解対象物質を分解する際には、電源部20から金属電極26,26に電力が与えられる。このため、金属電極26,26間には放電が生じるとともにオゾンが発生する。金属電極26,26間において発生したオゾンは浄化対象ガスXとともに吸着層24に導かれ、吸着層24に吸着した分解対象物質がオゾンの作用により分解処理される。
【0157】
すなわち、ガス浄化システム10Eは、図1に示すガス浄化システム10において放電反応部23の構成を金属電極26のみとし、吸着層24に吸着した分解対象物質をオゾンで分解する構成である。
【0158】
ガス浄化システム10Eでは、任意の時点で間欠的に吸着層24に吸着した分解対象物質を分解する機能を維持しつつ、より簡易な構成とすることができる。
【0159】
図14は本発明に係るガス浄化システムの第7の実施形態を示す構成図である。
【0160】
図14に示すガス浄化システム10Fは、図1に示すガス浄化システム10に対して、脱臭部21よりも下流にオゾン分解触媒90を設けた点および電源部20に電力調整手段91を設けた点が異なる。その他の構成および作用については、図1に示すガス浄化システム10と同じであるため、同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0161】
ガス浄化システム10Fでは、浄化対象ガスXの流路12上において、脱臭部21の吸着層24よりも下流、望ましくはエバポレータ11よりも下流にオゾン分解触媒90が設けられる。
【0162】
一方、車両には、エバポレータ11やその他の構成要素の電源としてのバッテリ電源92が電力条件設定機構の一例として設けられる。
【0163】
さらに、ガス浄化システム10Fの電源部20には、電力調整手段91が設けられる。この電力調整手段91は、バッテリ電源92と接続される。
【0164】
電力調整手段91は、バッテリ電源92からバッテリ電源92の電力停止情報を受けて一定の時間幅を有する電力設定信号を電源部20に与える機能を有する。
【0165】
次に、ガス浄化システム10Fの作用について説明する。
【0166】
まず、車両のユーザが車両に乗車して流路切換機構13により浄化対象ガスXの流路12を選択し、エバポレータ11の空気吹出口18に設けられたスイッチ19を操作して空気吹出口18を開くとともにエバポレータ11並びにガス浄化システム10Fをオン状態にして作動させる。このため、送風機14が作動し、外気取込口16側あるいはガス循環流路17から流路切換機構13を経由してエバポレータ11側に向かう浄化対象ガスXの流れが形成される。
【0167】
次に、流路切換機構13を経由した浄化対象ガスXは、送風機14を通過した後、ガス浄化システム10のプレフィルタ22に導かれ、比較的大きな塵や埃等の光触媒モジュール25において除去できないものが除去される。
【0168】
プレフィルタ22により除塵された浄化対象ガスXは、放電反応部23の光触媒モジュール25に導かれる。
【0169】
一方、電源部20からは、放電反応部23の金属電極26,26間に電圧が印加される。この結果、金属電極26,26間にコロナ放電が発生し、放電光である紫外線が生じる。さらに、光触媒が紫外線により照射されて活性化状態となり、オゾンおよび水酸基ラジカルが生成される。
【0170】
このため、光触媒モジュール25に導かれた浄化対象ガスXに含まれる臭い成分である分解対象物質の一部は、光触媒モジュール25において吸着されるとともに、光触媒モジュール25近傍の臭い成分、細菌類、有害物質等の分解対象物質がオゾン、水酸基ラジカル並びにコロナ放電の作用により分解される。さらに、光触媒モジュール25の分解対象物質の吸着機能がオゾン、水酸基ラジカル並びにコロナ放電の作用により再生される。
【0171】
次に、光触媒モジュール25を通過した浄化対象ガスXは、オゾンおよび水酸基ラジカルとともに吸着層24に導かれる。このため、光触媒モジュール25の場合と同様に、オゾンおよび水酸基ラジカルの作用により、光触媒モジュール25を通過した分解対象物質は吸着層24において吸着されるとともに、浄化対象ガスXが脱臭ないし浄化される一方、吸着層24の分解対象物質の吸着機能が再生される。
【0172】
光触媒モジュール25および吸着層24で脱臭された浄化対象ガスXは、オゾンおよび水酸基ラジカルとともにエバポレータ11に導かれる。このため、エバポレータ11の内部の臭い成分や浮遊菌、有害物質等の分解対象物質がオゾンおよび水酸基ラジカルの作用により分解される。
【0173】
エバポレータ11において浄化対象ガスXは、所要の温度あるいは湿度に調節され、未反応のオゾンおよび水酸基ラジカルとともに空気吹出口18から排出される。
【0174】
次に、エバポレータ11を経由した浄化対象ガスX、オゾンおよび水酸基ラジカルは、オゾン分解触媒90に導かれ、オゾン分解触媒90においてオゾンおよび水酸基ラジカルが人体に無害な酸素に分解される。
【0175】
ここで、オゾン分解触媒90に到達するオゾンおよび水酸基ラジカルの量が、オゾン分解触媒90において、十分に分解される量となるように、電力調整手段91により、予め電力設定信号が設定されて電源部20に与えられる。このため、オゾンおよび水酸基ラジカルは、オゾン分解触媒90において十分に分解される。
【0176】
オゾン分解触媒90におけるオゾンの分解方法としては、活性炭吸着分解法、加熱分解法、接触分解法、水洗法、薬液洗浄法(アルカリ洗浄法)、薬液還元法等の方法が挙げられる。これらオゾン分解触媒90におけるオゾンの分解方法は、オゾン分解の際の雰囲気あるいは諸々の条件から必要に応じて適宜選択される。
【0177】
また、電源部20の出力電力を調整することにより、オゾン分解触媒90を通過した浄化対象ガスXに含まれるオゾンの濃度が、所定の範囲となるように複数のモードを設定することができる。例えば、浄化対象ガスXに含まれるオゾンの濃度が0.06ppm以下となるモード、浄化対象ガスXに含まれるオゾンの濃度が0.06ppmから5ppmとなるモードおよび浄化対象ガスXに含まれるオゾンの濃度が5ppmから10ppmとなるモードを設定し、必要に応じて各モードを切り換えることができるように構成してもよい。
【0178】
尚、オゾン分解触媒90の数は任意であり、オゾン分解触媒90を配置する位置は、光触媒モジュール25よりも下流であればよい。
【0179】
一方、浄化対象ガスXは、オゾン分解触媒90を通過して、車室15内を経由した後、車両の外部あるいはガス循環流路17に排出される。
【0180】
さらに、車両が停止してユーザが車両から降車すると、バッテリ電源92がオフ状態となる。このため、バッテリ電源92からバッテリ電源92の電力停止情報が電力調整手段91に与えられる。
【0181】
電力調整手段91は、バッテリ電源92から電力停止情報を受けると電力設定信号を電源部20に与えることにより電源部20の出力電力を制御する。
【0182】
図15は図14に示す電力調整手段91により電源部20の出力電力を制御する方法の一例を示す説明図である。
【0183】
図15において(a)は、図14に示すバッテリ電源92から出力される電力Pbと時間tとの関係の一例を示す図である。(a)において、縦軸はバッテリ電源92の出力電力Pbを示し、横軸は時間tを示す。
【0184】
図15の(a)に示すように、車両が運転状態あるいは車両において電力が消費されている時間t0までの間は、バッテリ電源92から所要の電力Pb0が出力される一方、車両において電力が消費されていない場合には、バッテリ電源92がオフ状態となり、出力される電力Pbはゼロとなる。
【0185】
図15において(b)は、図14に示す電力調整手段91により設定された電力設定信号の波形の一例を示す図である。(b)において、縦軸は電力設定信号の電力印加指令値pを示し、横軸は時間tを示す。
【0186】
図15の(b)に示すように、電力調整手段91において、バッテリ電源92の出力電力Pbがゼロとなった時間t0から、一定時間t1の幅で一定の電力印加指令値p1を有する電力設定信号Aが出力される。
【0187】
ここで、電力設定信号Aの電力印加指令値p1は、オゾン分解触媒90に到達するオゾンおよび水酸基ラジカルの量が、オゾン分解触媒90において分解可能な量を超えるように電力調整手段91により設定される。
【0188】
図15において(c)は、図14に示す電源部20の出力電力pと時間tとの関係の一例を示す図である。(c)において、縦軸は、電源部20の出力電力pを示し、横軸は時間tを示す。
【0189】
図15の(c)に示すように、車両が運転状態あるいは車両において電力が消費されている時間t0までの間は、オゾン分解触媒90に到達するオゾンおよび水酸基ラジカルの量が、オゾン分解触媒90において、十分に分解される量となるように、電力調整手段91により設定された電力設定信号の電力印加指令値に相当する電力p0が電源部20から出力され、金属電極26,26間に印加される。
【0190】
このため、オゾン分解触媒90において、オゾンおよび水酸基ラジカルは十分に分解され、車室15内にはオゾンおよび水酸基ラジカルが除去された空気等の浄化対象ガスXが排出される。
【0191】
一方、車両が停止し、バッテリ電源92の出力電力値pbがゼロとなった時間t0から、一定時間t1の間は、オゾン分解触媒90に到達するオゾンおよび水酸基ラジカルの量が、オゾン分解触媒90において分解可能な量を超えるように電力調整手段91により設定された電力印加指令値p1に相当する電力p1が電源部20から出力され、金属電極26,26間に印加される。
【0192】
このため、オゾン分解触媒90において、オゾンおよび水酸基ラジカルは十分に分解されず、分解されなかったオゾンおよび水酸基ラジカルは、オゾン分解触媒90を通過して車室15内に浄化対象ガスXとともに排出される。
【0193】
この結果、車室15内の臭い成分や浮遊菌、有害物質等の分解対象物質をオゾンおよび水酸基ラジカルの作用により分解させることができる。
【0194】
すなわち、ガス浄化システム10Fは、吸着層24よりも下流にオゾン分解触媒90を設けるとともに、電源部20の出力電力を任意の時点で間欠的に変化させることにより、発生させるオゾンの量をオゾン分解触媒90で分解処理可能な量と分解処理可能な量を超える量となるように切り換えて、定常的に放電やオゾンの発生が必要であるエリアには定常的に放電やオゾンを発生させる一方、一定の場合にのみオゾンを導く必要があるエリアに対しては、必要な場合にのみオゾンを導く構成である。
【0195】
ガス浄化システム10Fでは、オゾン分解触媒90を通過するオゾンの量を任意の時点で間欠的に調整することができる。このため、常時オゾンを導く必要があるエバポレータ11等の流路上機器には、定常的にオゾンを導く一方、所定の場合にのみ所要の濃度のオゾンを状況に応じて導入することが必要な車室15内等の浄化対象エリアには、浄化対象ガスXの導入を遮断することなく条件に応じてオゾンを導入することができる。すなわち、浄化対象ガスXに含まれるオゾンのみを任意の時点で濃度変更させることができる。
【0196】
また、ガス浄化システム10Fでは、脱臭部21で発生させたオゾンをエバポレータ11等の流路上機器のみならず車室15内等の浄化対象エリアに導いて浄化対象エリアを脱臭、浄化あるいは除菌することができる。
【0197】
尚、ガス浄化システム10Fにおいては、エバポレータ11に空気吹出口18を設けなくても良い。
【0198】
また、ガス浄化システム10Fにおいて、スイッチ19、リモコン等の信号入力手段を電力条件設定機構として設け、バッテリ電源92の出力電力値に基づいて電力調整手段91の電力を設定する代わりに、スイッチ19、リモコン等の信号入力手段から入力された信号に基づいて電力を設定するように構成してもよい。
【0199】
図16は図14に示すガス浄化システム10Fの変形例を示す構成図である。
【0200】
図16に示すガス浄化システム10Gは、図14に示すガス浄化システム10Fに対して、脱臭部21Hの構成および浄化対象ガスXの流路12上におけるオゾン分解触媒90の位置が異なる。その他の構成および作用については、図14に示すガス浄化システム10Fと同じであるため、脱臭部21Hおよびオゾン分解触媒90のみを図示するとともに同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0201】
ガス浄化システム10Gの脱臭部21Hは、浄化対象ガスXの上流側からプレフィルタ22、放電反応部23を有する。さらに、脱臭部21H近傍の下流側にオゾン分解触媒90が設けられる。放電反応部23は、浄化対象ガスXの上流側から網状の金属電極26、板状あるいはブロック状の光触媒モジュール25および多孔状の金属電極26を有する。
【0202】
ガス浄化システム10Gのようにオゾン分解触媒90の位置は、少なくとも脱臭部21Hの放電反応部23よりも浄化対象ガスXの下流であればよい。このため、例えば、部屋等の浄化対象エリアの換気扇に接続された外気取込用の流路12のように、エバポレータ11等の流路上機器が流路12に設けられない場合には、放電反応部23近傍の下流側にオゾン分解触媒90を配置してもよい。
【0203】
逆に、浄化対象ガスXの流路12上に複数の流路上機器や浄化対象エリアが存在する場合には、少なくともオゾンの濃度を調節する必要がある流路上機器や浄化対象エリアの上流側にオゾン分解触媒90を配置することにより、流路上機器や浄化対象エリアに導入されるオゾンの濃度を任意の時点で間欠的に調整することができる。
【0204】
尚、各実施形態におけるガス浄化システム10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10Gにおいては、浄化対象を空気等の浄化対象ガスXとしたが、コロナ放電が可能であれば、液体あるいは気液混合体の浄化対象流体としてもよい。
【0205】
このため、ガス浄化システム10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10Gの浄化対象エリアは自動車等の車両の車室15内に限らず、鉄道、船舶あるいは航空機等の移動体の室内や、工場のクリーンルーム、喫煙ルーム、ゴミ焼却施設の屋内、生物の飼育室、化学物質の保管庫等の空気の浄化や脱臭が必要なエリア、魚類の水槽内等の浄化対象ガスXや浄化対象流体を有するエリアとすることもできる。
【0206】
また、ガス浄化システム10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10Gにおいて、エバポレータ11の送風機14とは別に、送風機14を設けてもよい。送風機14の数および配置する位置は浄化対象ガスXに所要の流速が得られれば任意であり、浄化対象ガスXの流路12上であればガス浄化システム10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10Gあるいはエバポレータ11の上流下流を問わない。さらに、浄化対象ガスXの自然対流のみで十分な流速を得られる場合は、必ずしも送風機14を設けなくてもよい。
【0207】
同様に、ガス浄化システム10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10Gにおいて、プレフィルタ22の数は任意であり、プレフィルタ22を配置する位置は、放電反応部23の光触媒モジュール25よりも上流であればよい。プレフィルタ22は、電気集塵フィルタ以外の構成のものを使用することも可能であり、また、複数の異なる構造のプレフィルタ22を複合的に使用する構成としてもよい。逆に、十分に除塵された浄化対象ガスXを浄化の対象とする場合、あるいは予め浄化対象ガスXを除塵する必要がない場合は、必ずしもプレフィルタ22を設ける必要はない。
【0208】
さらに、ガス浄化システム10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10Gをエアコンの一構成機器として、エバポレータ11とともにエアコンを構成してもよい。逆に、流路上機器としてエバポレータ11に限らず他の機器であってもよい。例えば、流路上機器は温度計や湿度計であってもよい。
【0209】
また、金属電極26は浄化対象ガスXの流路12内に必ずしも設ける必要はなく、浄化対象ガスXの流路12の外部に設けてもよい。例えば、誘電体27により浄化対象ガスXの流路12を形成し、誘電体27の外部に金属電極26を設ける構成としてもよい。
【0210】
また、ガス浄化システム10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10Gを複合的に構成してもよい。例えば、ガス浄化システム10Fに光触媒活性化用ランプ60、オゾン分解触媒90および電力調整手段91を設けて構成してもよく、ガス浄化システム10Fの脱臭部21をガス浄化システム10Eの脱臭部21Gに置き換えてもよい。
【0211】
【発明の効果】
本発明に係るガス浄化システムおよびガス浄化方法並びにガス浄化システムを利用したエアコンにおいては、空気等の浄化対象ガスに含まれる分解対象物質量等の浄化条件に応じて、より少ない消費電力ないしオゾン発生量で、より効率的に分解対象物質を分解して浄化対象ガスを清浄、脱臭あるいは除菌することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るガス浄化システムの第1の実施形態を示す構成図。
【図2】本発明に係るガス浄化システムの第2の実施形態を示す構成図。
【図3】図2に示すガス浄化システムの流路切換機構により外気導入モードが選択された場合の浄化対象ガスの流れを示す図。
【図4】図2に示すガス浄化システムの循環流路選択機構によりオゾン循環流路が選択された場合の浄化対象ガスの流れを示す図。
【図5】図2に示すガス浄化システムにおける脱臭部の第1の変形例を示す構成図。
【図6】図2に示すガス浄化システムにおける脱臭部の第2の変形例を示す構成図。
【図7】図2に示すガス浄化システムにおける脱臭部の第3の変形例を示す構成図。
【図8】本発明に係るガス浄化システムの第3の実施形態を示す構成図。
【図9】図8に示す脱臭部の吸着材混合光触媒部の構造を示す図。
【図10】本発明に係るガス浄化システムの第4の実施形態を示す構成図。
【図11】本発明に係るガス浄化システムの第5の実施形態を示す構成図。
【図12】図11に示す脱臭部の酸化触媒混合光触媒部の構造を示す図。
【図13】本発明に係るガス浄化システムの第6の実施形態を示す構成図。
【図14】本発明に係るガス浄化システムの第7の実施形態を示す構成図。
【図15】図14に示す電力調整手段により電源部の出力電力を制御する方法の一例を示す説明図。
【図16】図14に示すガス浄化システムの変形例を示す構成図。
【図17】従来のガス浄化システムの構成図。
【符号の説明】
10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G ガス浄化システム
11 エバポレータ
12 流路
13 流路切換機構
14 送風機
15 車室
16 外気取込口
17 ガス循環流路
18 空気吹出口
19 スイッチ
20 電源部
21,21A,21B,21C,21D,21E,21F,21G,21H 脱臭部
22 プレフィルタ
23 放電反応部
24 吸着層
25 光触媒モジュール
26 金属電極
27 誘電体
30 オゾン循環流路
31 循環流路選択機構
40 吸着材混合光触媒部
50 光触媒
51 吸着材
60 光触媒活性化用ランプ
70 酸化触媒混合光触媒部
71 加熱ヒータ
80 酸化触媒
90 オゾン分解触媒
91 電力調整手段
92 バッテリ電源
X 浄化対象ガス
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気等の浄化対象ガスに含まれる分解対象物質を除去して清浄、脱臭あるいは除菌するガス浄化システムおよびガス浄化方法並びにガス浄化システムを利用したエアコンに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、放電電極からの放電光により光触媒を活性化させて、ガス中の除去対象物質を除去してガスを清浄あるいは脱臭するガス浄化システムとして、図17に示すものがある(例えば特許文献1参照)。
【0003】
従来のガス浄化システム1は、セラミックスで構成され、光触媒を担持する三次元網目状の光触媒担持体2を、2枚の金属電極板3,3で挟持した構成である。対をなす金属電極板3,3間には、電源4が電線5を介して設けられ、電圧が印加される。金属電極板3,3間に所要の電圧が印加されると放電光とともにオゾンが発生し、光触媒担持体2が担持する光触媒が活性化せしめられる。
【0004】
金属電極板3,3で挟持された光触媒担持体2は、ガス6が流れる流路7中に設けられる。光触媒担持体2内を通過するガス6は、光触媒およびオゾンの作用により清浄あるいは脱臭される。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−140624号公報(第1頁−第8頁、図1参照)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の、ガス浄化システム1においては、光触媒担持体2内を通過するガス6を浄化あるいは脱臭する際、ガス6に含まれる分解対象物質の量に関わらず、オゾンを定常的に発生させ、かつ常に電力消費を伴う。このため、ガス6に含まれる分解対象物質の量が比較的少ない場合には、オゾンが過剰に発生しオゾンの利用効率が低下するのみならず、電力消費の増加に繋がる。
【0007】
さらに、放電の際に過剰に生じたオゾンは、浄化後のガス6とともにオゾンがガス浄化システム1を通過して排出される。オゾンは人体に有害であるとされており、大気中に排出することも環境上好ましくない。
【0008】
このため、例えば自動車等の車両も設けられたエアコンから人間が在室する車室内に放出される空気のように、オゾンを放出することができない場合には、ガス浄化システム1を適用させて空気を浄化あるいは脱臭させることができない。
【0009】
この結果、従来はエアコンに導かれる空気の流路12上に吸着材を設けて、吸着材により空気に含まれる臭い成分等の浄化対象となる物質を捕捉し、吸着材に一定量の対象物質が捕捉された際に、新しい吸着材と交換していた。このため、吸着材のメンテナンスや交換作業が必要であった。
【0010】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、空気等の浄化対象ガスに含まれる分解対象物質量等の浄化条件に応じて、より少ない消費電力ないしオゾン発生量で、より効率的に分解対象物質を分解して浄化対象ガスを清浄、脱臭あるいは除菌することが可能なガス浄化システムおよびガス浄化方法並びにガス浄化システムを利用したエアコンを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガス浄化システムは、上述の目的を達成するために、請求項1に記載したように、浄化対象ガスに含まれる分解対象物質の吸着機能と分解機能とを有する脱臭部と、この脱臭部に電力を負荷する電源部とを備え、前記浄化対象ガスに含まれる前記分解対象物質を定常的に前記脱臭部の吸着機能により吸着して捕捉する一方、電源部から前記脱臭部に任意の時点で間欠的に電力を負荷させることにより、吸着した前記分解対象物質を前記脱臭部の分解機能により分解させるように構成したことを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明に係るガス浄化システムは、上述の目的を達成するために、請求項2に記載したように、浄化対象ガスに含まれる分解対象物質を吸着する機能とオゾンを発生させる機能とを有する脱臭部と、前記脱臭部に電圧を印加することによりオゾンを発生させる電源部と、オゾン分解触媒とを備え、前記浄化対象ガスに含まれる前記分解対象物質を前記脱臭部の吸着機能により吸着し、吸着した前記分解対象物質を前記電源部により電圧を印加することにより前記脱臭部において生じたオゾンの作用により分解させ、さらに前記脱臭部から放出されたオゾンを前記オゾン分解触媒により分解するように構成したことを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明に係るガス浄化方法は、上述の目的を達成するために、請求項22に記載したように、浄化対象エリアに導かれる浄化対象ガスに含まれる分解対象物質を吸着させるステップと、吸着した前記分解対象物質を任意の時点で間欠的に分解させることを特徴とする方法である。
【0014】
また、本発明に係るエアコンは、上述の目的を達成するために、請求項23に記載したように、前記浄化対象ガスに含まれる分解対象物質の吸着機能と分解機能とを有する脱臭部と、この脱臭部に電力を負荷する電源部と、エバポレータとを備え、前記浄化対象ガスに含まれる前記分解対象物質を定常的に前記脱臭部の吸着機能により吸着して捕捉するとともに前記エバポレータにより前記浄化対象ガスの状態量を調整する一方、電源部から前記脱臭部に任意の時点で間欠的に電力を負荷させることにより、吸着した前記分解対象物質を前記脱臭部の分解機能により分解させるように構成したことを特徴とするものである。
【0015】
また、本発明に係るエアコンは、上述の目的を達成するために、請求項24に記載したように、前記浄化対象ガスに含まれる分解対象物質を吸着する機能とオゾンを発生させる機能とを有する脱臭部と、前記脱臭部に電圧を印加することによりオゾンを発生させる電源部と、エバポレータと、オゾン分解触媒とを備え、前記浄化対象ガスに含まれる前記分解対象物質を前記脱臭部の吸着機能により吸着させ、吸着した前記分解対象物質を前記電源部により電圧を印加することにより前記脱臭部において生じたオゾンの作用により分解させる一方、前記エバポレータにより前記浄化対象ガスの状態量を調整し、さらに前記脱臭部よりも下流に放出されたオゾンを前記オゾン分解触媒により分解するように構成したことを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明に係るガス浄化システムおよびガス浄化方法並びにガス浄化システムを利用したエアコンの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【0017】
図1は本発明に係るガス浄化システムの第1の実施形態を示す構成図である。
【0018】
ガス浄化システム10は、例えば、自動車等の車両に備えられる流路上機器の一例であるエバポレータ11に空気等の浄化対象ガスXを導くための流路12上に設けられる。エバポレータ11はエアコンの一機能として作用し、浄化対象ガスXの温度や湿度等の状態量を調整する機能を有する。
【0019】
浄化対象ガスXの流路12のエバポレータ11よりも上流側には、上流側から流路切換機構13、送風機14、ガス浄化システム10が設けられる一方、エバポレータ11の下流側における浄化対象ガスXの流路12は、浄化対象エリアの一例である車室15内に導かれる。浄化対象ガスXの上流側の流路12は開放され、外気取込口16が形成される。
【0020】
また、車室15内から流路切換機構13に向かう浄化対象ガスXのガス循環流路17が形成され、流路切換機構13は、外気取込口16側の流路12とガス循環流路17とを切り換える機能を有する。
【0021】
さらに、送風機14を作動させて浄化対象ガスXの強制的な対流を発生させることにより、流路切換機構13により外気取込口16側の流路12が選択されている場合には、外気取込口16側から車室15内を経由して車両の外部に排出される浄化対象ガスXの流れが形成される一方、流路切換機構13によりガス循環流路17が選択されている場合には、流路切換機構13側から車室15内およびガス循環流路17を経由して、再び流路切換機構13に導かれる浄化対象ガスXの循環が形成されるように構成される。
【0022】
すなわち、流路切換機構13は、外気導入モードと車室循環モードを選択する機能を有する。
【0023】
エバポレータ11には流路開閉機構の一例として空気吹出口18が開閉自在に設けられる。さらに、エバポレータ11の空気吹出口18には、開閉を操作するためのスイッチ19が設けられる。
【0024】
一方、ガス浄化システム10は、電源部20と浄化対象ガスXの流路12上に設けられた脱臭部21とを備える。脱臭部21は、浄化対象ガスXの流路12上に上流側から下流側に向かって設けられたプレフィルタ22、放電反応部23および吸着機能を備えた吸着層24を有する。
【0025】
脱臭部21の放電反応部23は、吸着機能を備えた光触媒モジュール25、複数の例えば2つの金属電極26,26および誘電体27を備える。2つの金属電極26,26は互いに対向して設けられ、一方の金属電極26のうち他方の金属電極26と対向する部位は誘電体27により覆われる。
【0026】
放電反応部23において、金属電極26を覆う誘電体27は、比誘電率は大きいものがより効果的であり、ガラス、雲母またはセラミックスを用いることが望ましい。ただし、所要の比誘電率を有すれば、その他の物質の誘電体27としてもよい。
【0027】
尚、2つの金属電極26,26双方の対向する部位が誘電体27により覆われてもよく、金属電極26が3つ以上ある場合には、極性が異なる金属電極26が対向する部位が誘電体27により覆われればよい。
【0028】
放電反応部23の光触媒モジュール25は、三次元網目構造、ハニカム構造、多重筒状構造あるいは格子状構造のセラミックス基体に、微粒子状の酸化チタンあるいは酸化亜鉛等の物質を主成分とする光触媒を担持させた構成である。光触媒モジュール25は、2つの金属電極26,26により誘電体27を介して挟持される。
【0029】
尚、光触媒の反応効果を向上させるために、白金、金等の金属と遷移元素との合金を含むものとしてもよい。その他、光触媒作用を有する物質であれば、担持する物質は任意である。
【0030】
光触媒モジュール25のセラミックス基体は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化チタンまたは酸化亜鉛等のセラミックスを含む化合物で形成される。
【0031】
一方、脱臭部21の吸着層24は、例えば酸化アルミニウム(Al2O3)や酸化ケイ素(SiO2)等の金属酸化物で構成される。
【0032】
また、ガス浄化システム10の電源部20は、エバポレータ11の空気吹出口18に設けられたスイッチ19および放電反応部23の各金属電極26,26と接続される。電源部20は、放電反応部23の金属電極26,26と接続され、放電反応部23に所要の電力を負荷して金属電極26,26間に電圧を印加することができるように構成される。
【0033】
電源部20には、パルス電源、交流電源あるいは高周波電源を用いることが望ましい。電源部20としてパルス電源を使用する場合、直流電源よりも容易に大きな電力を放電反応部23に出力することができる。このため、電源部20の小型化が可能となる。さらに、電源部20として、デューティ比0.5以下の短パルス電源とすることで、出力電力を大きくすることができる。
【0034】
電源部20として交流電源を使用する場合、電源部20の構成は、単純化することができる。このため、電源部20に必要なコストを低減させることが可能となる。さらに、交流電源による放電は、直流電源による放電に比べ容易に大きな電力を放電反応部23に出力することができる。したがって、交流電源による電源部20は、低価格で中規模のガス浄化システム10に適する。
【0035】
電源部20として高周波電源を使用する場合、高周波電源の動作周波数が10kHz以上であると、放電反応部23に出力する電力を増加させることが可能となる。したがって、光触媒モジュール25が比較的大容量のあるいは高濃度の浄化対象ガスXを対象とするガス浄化システム10に適用するときに有効である。
【0036】
さらに、高周波電源の周波数が15kHz以上になると、高周波電源の動作音が人間の可聴範囲外となる。このため、周波数が15kHz以上の高周波電源を電源部20として使用すれば、電源部20の動作音が知覚されず、動作音が規制される環境においては、防音設備を設けることなく容易にガス浄化システム10の使用が可能となる。
【0037】
また、電源部20では、パルス電源、交流電源あるいは高周波電源に波高値の50〜90%に相当する直流バイアスを重畳することで、放電反応部23における放電発生の要素である偶存電子の個数を安定化させることができる。このため、放電反応部23における放電開始電圧あるいはスパーク移行電圧のばらつきが小さくなり、ガス浄化システム10の安定動作を確保が容易となる。
【0038】
さらに、電源部20としてパルス電源を使用する場合においては、波高値の50〜90%に相当する直流バイアスを重畳すると、電源部20をパルス電源単独とする場合に比べてパルス電圧を低減させることができる。このため、パルス電源を使用する電源部20を小型化することが可能となる。
【0039】
ところで、電源部20としてパルス電源あるいは交流電源を使用する場合、1パルスあるいは1周期当たりの放電入力エネルギは光触媒モジュール25を通過する浄化対象ガスXの組成、放電反応部23の金属電極26,26の形状あるいは金属電極26,26の間隔により決定される。
【0040】
一方、電源部20から放電反応部23に入力される1パルスまたは1周期当たりの放電入力エネルギをE[J]、繰返し周期をr[pps]または[Hz]とすると、電源部20から放電反応部23に投入される投入電力はE×r[W]で定義される。そこで、電源部20は間欠動作動作させることで、電源部20から放電反応部23に投入される投入電力を繰返し周期rによらず一定にすることができる。
【0041】
電源部20の間欠動作における動作と非動作の比である変調度は、必要となる投入電力をP0[W]、1パルスまたは1周期当たりの投入エネルギをE0[J]、繰返し周期をf[pps]または[Hz]とすると式(1)で表される。
【0042】
【数1】
P0/E0×f ……(1)
例えば電源部20から放電反応部23に投入される必要となる投入電力が10[W]、1パルスあたりの投入エネルギが50[mJ]、繰返し周期が20[kHz]である場合、変調度は式(1)から、式(2)のように求められる。
【0043】
【数2】
10/50×10−3×20×103=0.01 ……(2)
すなわち、電源部20から放電反応部23に投入される必要となる投入電力が10[W]、1パルスあたりの投入エネルギが50[mJ]、繰返し周期が20[kHz]である場合、変調度は0.01であり、1秒あたり10ミリ秒間だけ動作する動作モードが必要となる。
【0044】
電源部20における動作モードを、1秒あたり10ミリ秒間動作する動作モードとするのは一例であり、2秒に1度20ミリ秒間動作する動作モード、あるいは1秒に2度5ミリ秒間動作する動作モードとしてもよい。
【0045】
電源部20において動作モードを設定する方法としては、電源部20における駆動電源の一次側、例えば交流100V入力をサイリスタあるいはトランジスタ等のスイッチング素子を用いてオンオフ動作する方法、電源部20における高電圧の出力回路中に変調部を設ける方法、電源部20における動作繰返し数を規定する発振回路に変調を加える方法がある。
【0046】
一方、電源部20として直流電源を用いた場合も、電源部20から放電反応部23に投入される投入電力は、光触媒モジュール25を通過する浄化対象ガスXの組成、放電反応部23の金属電極26,26の形状あるいは金属電極26,26の間隔により決定される。
【0047】
このため、電源部20として直流電源を用いた場合も、電源部20が間欠動作を行うようにすることで、電源部20の電圧を変化させることなく電源部20を連続動作させる場合よりも低電力による浄化動作を可能とすることができる。
【0048】
次に、ガス浄化システム10の作用について説明する。
【0049】
まず、車両のユーザが車両に乗車して流路切換機構13により浄化対象ガスXの流路12を選択し、エバポレータ11の空気吹出口18に設けられたスイッチ19を操作して空気吹出口18を開くとともにエバポレータ11をオン状態にして作動させる。このため、送風機14が作動して強制的な流れが生成され、所要の流速で外気取込口16側あるいはガス循環流路17から流路切換機構13を経由してエバポレータ11側に向かう空気等の浄化対象ガスXの流れが形成される。
【0050】
次に、流路切換機構13を経由した浄化対象ガスXは、送風機14を通過して所要の流速とされた後、ガス浄化システム10のプレフィルタ22に導かれる。プレフィルタ22において、ある程度の大きさを有する塵や埃等の浄化対象ガスXに含まれる物体や放電反応部23の光触媒モジュール25において除去できないものが除去される。
【0051】
すなわち、浄化対象ガスXに比較的大きな塵や埃が含まれると、放電反応部23の光触媒モジュール25の狭隙部に詰まり、または光触媒を覆い機能や性能の低下あるいは破損を引き起こす恐れが発生する。同様に、浄化対象ガスX中の塵や埃は、その他の構成部材においても機能低下あるいは破損の原因となる。
【0052】
そこで、プレフィルタ22により浄化対象ガスXは予め除塵される。除塵用のプレフィルタ22としては、公知技術である電気集塵フィルタの利用が効果的である。
【0053】
電気集塵フィルタは、正負の集塵用電極板を具備するコレクタ部とイオン化部で構成される。空気等の浄化対象ガスXは、電気集塵フィルタのイオン化部およびコレクタ部の集塵用電極板間に導かれる。さらに、電気集塵フィルタのイオン化部に設けられた放電部に電圧が印加されることで、イオン化部において空気等の浄化対象ガスX中にイオンが発生する。
【0054】
イオン化部に発生したイオンの作用により、イオン化部を流れる浄化対象ガスX中の酸素は、プラスの酸素イオンに変わる。さらに、このプラスの酸素イオンが、浄化対象ガスX中の塵や埃に付着して、塵や埃は電荷を帯びた浮遊粒子となる。
【0055】
電荷を帯びた浮遊粒子となった塵や埃は、電圧が架けられたコレクタ部の集塵用電極板に吸着せしめられる。この結果、浄化対象ガスXの塵や埃は除去される。
【0056】
プレフィルタ22により除塵された浄化対象ガスXは、放電反応部23の光触媒モジュール25に導かれる。このため、浄化対象ガスXに含まれ、プレフィルタ22を通過したホルムアルデヒドやVOC(Volatile Organic Compounds)等の臭い成分である分解対象物質の一部は、光触媒モジュール25において吸着される。
【0057】
次に、光触媒モジュール25を通過した浄化対象ガスXは、吸着層24に導かれる。このため、浄化対象ガスXに含まれ、光触媒モジュール25を通過した分解対象物質は、さらに吸着層24において吸着される。
【0058】
この結果、光触媒モジュール25および吸着層24を通過することにより臭い成分である分解対象物質が除去された浄化対象ガスXは脱臭される。脱臭された浄化対象ガスXは、エバポレータ11に導かれ、所要の温度あるいは湿度に調節されて、空気吹出口18から車室15内に導かれる。
【0059】
さらに、車室15内に導かれた浄化対象ガスXは、流路切換機構13により外気導入モードに設定されている場合には、車両の外部に排出される一方、流路切換機構13により車室循環モードに設定されている場合には、ガス循環流路17を経由して、再び流路切換機構13に導かれる。
【0060】
そして、同様な流れを継続的に行うことにより、車室15内の空気等の浄化対象ガスXは光触媒モジュール25および吸着層24において脱臭される一方、光触媒モジュール25および吸着層24に吸着した分解対象物質の量が増加する。
【0061】
そこで、エバポレータ11の空気吹出口18に設けられたスイッチ19を操作して空気吹出口18を閉じるとともにエバポレータ11をオフ状態にして停止させる。スイッチ19を操作して空気吹出口18を閉じると、スイッチ19から電圧印加指令信号が電源部20に与えられる。
【0062】
電源部20は、スイッチ19から電圧印加指令信号を受けると、放電反応部23の金属電極26,26間に電圧を印加する。この結果、2枚の金属電極26,26の一方が正極、他方が負極となるが、電圧の正負の向きは任意である。ここで、金属電極26,26のうち負極となった側の金属電極26から放電が起こり、放電光である紫外線が発生する。
【0063】
このとき、金属電極26,26のうち一方の金属電極26は、誘電体27で覆われるため、放電は、アーク放電に移行せずに安定したコロナ放電となり持続的に維持される。すなわち、正極側の金属電極26と負極側の金属電極26の間に形成される電界には誘電体27が介在するため、安定したコロナ放電となる誘電体バリア放電が起こる。さらに、金属電極26は誘電体27で覆われるため、破損が防がれ保護される。
【0064】
2枚の金属電極26,26の間に発生した紫外線は、2枚の金属電極26,26で挟持された光触媒モジュール25が担持する酸化チタン等の光触媒を照射する。光触媒が紫外線により照射されると、光触媒は活性化状態となり、浄化対象ガスXに含まれる酸素と水から過酸化水素と水酸基ラジカルとが生成される。
【0065】
さらに、2枚の金属電極26,26の間には、発生したコロナ放電に伴い、紫外線が発生するとともにオゾンが生成される。生成されたオゾンおよび水酸基ラジカルは酸化力が強く、物質の分子結合を分断することができる。
【0066】
このため、光触媒モジュール25に吸着した臭いの発生要因であるホルムアルデヒド等の臭い成分等の分解対象物質に加えて光触媒モジュール25近傍に浮遊する浮遊菌等の菌類および細菌類、汚れの成分を構成する物質、有害物質、トリハロメタン等の有機塩素化合物、内分泌撹乱化学物質やその他オゾンおよび水酸基ラジカルの酸化力の作用で分解可能な物質、化合物、混合物、生物がオゾンおよび水酸基ラジカルの酸化力の作用により分解される。この結果、光触媒モジュール25の分解対象物質の吸着機能が再生されるとともに、浄化対象ガスXを浄化することができる。
【0067】
また、2枚の金属電極26,26の間に発生したコロナ放電も、臭いの発生要因であるホルムアルデヒド等の臭い成分物質あるいは有害物質の分解、浮遊菌の除菌および不活性化に作用する。
【0068】
光触媒モジュール25において分解対象物質を分解した後、残留するオゾンおよび水酸基ラジカルは、光触媒モジュール25の吸着層24に侵入する。このため、光触媒モジュール25の場合と同様に、吸着層24において吸着した臭い成分や浮遊菌、有害物質等の分解対象物質がオゾンおよび水酸基ラジカルの酸化力の作用により分解され、分解対象物質の吸着機能が再生される。
【0069】
さらに、吸着層24において分解対象物質を分解した後、残留するオゾンおよび水酸基ラジカルは、エバポレータ11の内部に侵入し、エバポレータ11の内部に残留する臭い成分や浮遊菌、有害物質等の分解対象物質がオゾンおよび水酸基ラジカルの酸化力の作用により分解される。
【0070】
ここで、空気吹出口18は閉じられており、オゾンおよび水酸基ラジカルは車室15内に侵入しないため、残留するオゾンおよび水酸基ラジカルを光触媒モジュール25、吸着層24およびエバポレータ11内部の臭い成分や浮遊菌、有害物質等の分解対象物質の分解に効率的に作用させることができる。
【0071】
すなわち、光触媒モジュール25および吸着層24を通過し、浄化対象ガスX中の分解対象物質と未反応のオゾンは、人体に有害であるため、大気中に排出されることが環境的に好ましくない。このため、空気吹出口18を閉じてエバポレータ11内部にオゾンを閉じ込めるとともに、エバポレータ11内部の分解対象物質とオゾンとを反応させることによりオゾンを十分に分解させることができる。
【0072】
すなわち、ガス浄化システム10は、車両に設けられたエバポレータ11用の空気等の浄化対象ガスXの流路12に光触媒モジュール25および吸着層24を設け、光触媒モジュール25および吸着層24により浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質を一時的に吸着して捕捉するとともに、光触媒モジュール25および吸着層24に分解対象物質が一定量蓄積した際に、光触媒モジュール25にコロナ放電光を発生させることにより活性化された光触媒、放電光および放電に伴って生じたオゾンの作用により間欠的に分解処理する構成である。
【0073】
さらに、空気吹出口18を閉じた状態でエバポレータ11の内部に放電に伴って生じたオゾンを導くことにより、エバポレータ11の内部を脱臭ないし浄化する一方、オゾンを効率的に分解して車室15内に放出されないようにする構成である。
【0074】
ガス浄化システム10では、電力を消費することなく定常的に光触媒モジュール25および吸着層24において浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質を吸着させて除去することができる一方、必要に応じて任意の時点で金属電極26,26に電力を負荷して分解対象物質を分解することができるため、分解対象物質の分解機能を維持しつつ電力効率を向上させることができる。
【0075】
また、ガス浄化システム10では、光触媒モジュール25および吸着層24に吸着した分解対象物質を光触媒およびオゾンの作用で分解し、光触媒モジュール25および吸着層24の吸着機能を再生することができるとともに機能劣化を回避させるため、従来必要であった吸着材の交換やメンテナンスが不要であり長期間安定して浄化対象ガスXの脱臭、浄化あるいは除菌が可能となる。
【0076】
さらに、ガス浄化システム10では、浄化対象ガスXの脱臭あるいは浄化に伴って生じるオゾンの発生時期を必要に応じて任意に間欠的に設定することが可能であるのみならずエバポレータ11の内部において十分に分解されるため、車室15内に放出されるオゾンの量を十分に低減させることができる。このため、人間が在室する車両の車室15内のようにオゾンを放出することが好ましくない空間であっても、ガス浄化システム10を使用することが可能となる。
【0077】
これによりガス浄化システム10は、車両の車室15内の空気脱臭のみならず汚れ成分を除去する洗浄、汚れ成分の付着を防止する防汚、殺菌、空気の清浄、排気処理、水の清浄、廃水処理、水の分解、有機合成または有機分解反応の促進、無機性または有機性の環境汚染物質の分解などの目的のために幅広く利用することができる。
【0078】
また、浄化対象ガスXの脱臭あるいは浄化に伴って生じるオゾンをエバポレータ11の内部に導く構成であるため、浄化対象ガスXのみならずエバポレータ11の脱臭および浄化が可能となるとともに、生成させたオゾンを有効に活用することができる。
【0079】
一方、ガス浄化システム10において、空気等の浄化対象ガスXの清浄あるいは脱臭効果を向上させるためには、光触媒をより活性化させる必要がある。光触媒の活性化状態は光の強さに依存するため、より強い光を光触媒に照射する必要がある。
【0080】
しかし、従来のガス浄化システム1においては、金属電極板3,3間に与える電力の増加に伴い、金属電極板3,3間で発生する放電がコロナ放電からアーク放電に移行し、金属電極板3等の構成部材を破損させる恐れがあった。このため、従来のガス浄化システム1においては、強い放電光を得て、ガス浄化システム1の浄化対象となるガス中の清浄あるいは脱臭機能を向上させることが困難であった。
【0081】
一方、ガス浄化システム10では、放電反応部23において、誘電体27で金属電極26,26の一方を覆うことにより、金属電極26の破損を防ぎ、かつ誘電体バリア放電を形成することで安定なコロナ放電を持続的に維持することができる。
【0082】
また、ガス浄化システム10では、プレフィルタ22を光触媒モジュール25よりも上流の流路12に設けることにより、光触媒モジュール25における光触媒の作用による浄化に先駆けて、予め塵や埃を除去することができる。このため、ガス浄化システム10の浄化機能を損なうことなく維持し、安定的に浄化対象ガスXの浄化を実施することが可能である。さらに、光触媒モジュール25における光触媒の作用およびプレフィルタ22の作用を複合的に用いることにより浄化対象ガスXの浄化効果を向上させることができる。
【0083】
尚、ガス浄化システム10において、空気吹出口18のスイッチ19と電源部20とを接続せずに、別途電源部20を操作するように構成してもよい。
【0084】
また、空気吹出口18を設けずに、電源部20のオンオフにより放電状態を切り換えて、車両からユーザが降車した後に、オゾンを車室15内に導いて車室15内を浄化ないし脱臭させるように構成してもよい。
【0085】
また、エバポレータ11に直接空気吹出口18を設けずに、エバポレータ11よりも下流の浄化対象ガスXの流路12上に別途、流路開閉機構を設けても良い。
【0086】
また、ガス浄化システム10において、金属電極26,26に印加する電力が小さく、コロナ放電を持続的に維持することができる場合には、必ずしも誘電体27を設けなくてもよい。逆に光触媒モジュール25の両面の2枚の金属電極26,26双方を誘電体27で覆う構成としてもよい。
【0087】
また、光触媒モジュール25、金属電極26,26および誘電体27の形状および位置は任意である。金属電極26と誘電体27とは必ずしも密着する必要はない。金属電極26,26を例えば2次元網目構造として、より良好な電界を形成させて効率的に放電を発生させるように構成してもよい。
【0088】
図2は本発明に係るガス浄化システムの第2の実施形態を示す構成図である。
【0089】
図2に示すガス浄化システム10Aは、図1に示すガス浄化システム10に対して、オゾン循環流路30を設けた点と空気吹出口18を設ける代わりにオゾン循環流路30の両端に循環流路選択機構31,31を設けた点が異なる。その他の構成および作用については、図1に示すガス浄化システム10と同じであるため、同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0090】
ガス浄化システム10Aでは、少なくとも脱臭部21よりも下流の流路12上と上流の流路12上にそれぞれ循環流路選択機構31,31が設けられる。例えばエバポレータ11よりも下流の流路12上とガス循環流路17上とに循環流路選択機構31,31がそれぞれ設けられる。さらに、脱臭部21よりも下流側の循環流路選択機構31から脱臭部21よりも上流側である循環流路選択機構31の間にオゾン循環流路30が形成される。
【0091】
そして、オゾン循環流路30の両端の循環流路選択機構31,31によりオゾン循環流路30とガス循環流路17とを選択することができるように構成される。
【0092】
このため、循環流路選択機構31,31によりガス循環流路17が選択されるとともに、流路切換機構13によってもガス循環流路17が選択されて車室循環モードとされる場合には、送風機14により浄化対象ガスXが所要の流速に加速され、流路切換機構13から脱臭部21、エバポレータ11および車室15内を経由してガス循環流路17を通って再び流路切換機構13に導かれる浄化対象ガスXの流れが形成される。
【0093】
この際、電源部20の出力はオフ状態とされ、図1に示すガス浄化システム10と同様な作用により浄化対象ガスXはプレフィルタ22で除塵された後、浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質は光触媒モジュール25および吸着層24に吸着されて脱臭、浄化あるいは除菌される。
【0094】
このため、除塵および脱臭、浄化あるいは除菌された浄化対象ガスXが車室15内に放出され、さらに車室15内からガス循環流路17を経由した浄化対象ガスXが再びプレフィルタ22、光触媒モジュール25および吸着層24において除塵および脱臭、浄化あるいは除菌される。これにより車室15内の浄化対象ガスXは定常的に脱臭、浄化あるいは除菌される。
【0095】
図3は、図2に示すガス浄化システム10Aの流路切換機構13により外気導入モードが選択された場合の浄化対象ガスXの流れを示す図である。
【0096】
図3に示すように循環流路選択機構31,31によりガス循環流路17が選択されるとともに、流路切換機構13によってガス循環流路17および外気取込口16側の流路12の双方が選択されて外気導入モードとされる場合には、送風機14により浄化対象ガスXが所要の流速に加速され、流路切換機構13から脱臭部21、エバポレータ11および車室15内を経由してガス循環流路17を通って再び流路切換機構13に導かれる浄化対象ガスXの流れが形成される一方、外気取込口16から車両外部の空気である浄化対象ガスXが流路12に導入され、流路切換機構13、脱臭部21およびエバポレータ11を経由して車室15内に導かれる。
【0097】
流路切換機構13により外気導入モードが選択された場合においても、流路切換機構13により車室循環モードが選択された場合と同様に電源部20の出力はオフ状態とされる。このため、流路切換機構13により車室循環モードが選択された場合と同様な流れで、車室15内に導かれる浄化対象ガスXは定常的に脱臭、浄化あるいは除菌される。
【0098】
尚、流路切換機構13によりガス循環流路17を選択せずに外気取込口16側の流路12のみを選択しても同様の流れで車室15内に導かれる浄化対象ガスXは定常的に脱臭、浄化あるいは除菌される。
【0099】
図4は、図2に示すガス浄化システム10Aの循環流路選択機構31,31によりオゾン循環流路30が選択された場合の浄化対象ガスXの流れを示す図である。
【0100】
図4に示すように流路切換機構13により外気取込口16側の流路12を遮断するとともに循環流路選択機構31,31によりオゾン循環流路30のみを選択すると、流路切換機構13および循環流路選択機構31,31により閉じられた浄化対象ガスXの流路12、オゾン循環流路30およびガス循環流路17で構成される閉空間が形成される。
【0101】
このため、送風機14により浄化対象ガスXが所要の流速に加速され、流路切換機構13から脱臭部21およびエバポレータ11を経由してオゾン循環流路30を通って再び流路切換機構13に導かれる浄化対象ガスXの循環流れが形成される。
【0102】
この際、電源部20の出力はオン状態とされ、電源部20から脱臭部21に電力が負荷される。このため、図1に示すガス浄化システム10と同様な作用により、放電光により活性化された光触媒の作用および放電光の発生に伴って生じたオゾンの作用によりプレフィルタ22および吸着層24に吸着した分解対象物質が分解されるとともに、浄化対象ガスXが脱臭、浄化あるいは除菌される。
【0103】
脱臭部21において生じたオゾンは、浄化対象ガスXとともにエバポレータ11に導かれる。このため、オゾンの作用によりエバポレータ11内部の臭い成分や浮遊菌、有害物質等の分解対象物質を分解することができる。
【0104】
さらに、エバポレータ11において分解対象物質と反応せずに残留したオゾンは、エバポレータ11を通過してオゾン循環流路30に導かれ、オゾン循環流路30を経由した後、再び脱臭部21よりも上流の循環流路選択機構31に導かれる。
【0105】
そして、オゾン循環流路30を経由したオゾンは、再び脱臭部21およびエバポレータ11において臭い成分や浮遊菌、有害物質等の分解対象物質を分解する。このため、脱臭部21において生じたオゾンを効率的に分解対象物質の分解に使用することができる。
【0106】
ガス浄化システム10Aでは、図1に示すガス浄化システム10の効果に加えて、エバポレータ11に導かれたオゾンを再び脱臭部21に導いて再利用する構成であるため、より効率的に分解対象物質を分解させることができるのみならず、脱臭部21の上流側の流路12に流路上機器が設けられている場合においても、流路上機器を脱臭、浄化あるいは除菌することができる。
【0107】
図5は図2に示すガス浄化システム10Aにおける脱臭部21の第1の変形例を示す構成図である。
【0108】
図5に示す脱臭部21Aは、浄化対象ガスXの上流側からプレフィルタ22、放電反応部23および吸着層24を有する。さらに放電反応部23は、浄化対象ガスXの上流側から網状の金属電極26、板状あるいはブロック状の光触媒モジュール25および多孔状の金属電極26を有する。
【0109】
脱臭部21Aでは、放電反応部23の2つの金属電極26,26のうち一方の金属電極26が網状であるため、光触媒モジュール25が設けられる2つの金属電極26,26の間に局所的に強い電界が形成される。
【0110】
このため、脱臭部21Aの放電反応部23では、より低出力の電力でより効率的に放電光を発生させることができる。さらに、光触媒モジュール25およびの形状が板状あるいはブロック状であるため、より均一に光触媒モジュール25において分解対象物質を吸着させるとともに、光触媒モジュール25により均一に放電光を照射できるため、吸着した分解対象物質をより均一かつ効率的に分解することができる。
【0111】
脱臭部21Aの放電反応部23のように、光触媒モジュール25が設けられる2つの金属電極26,26の間に局所的に強い電界が形成される金属電極26,26の形状であれば、金属電極26,26の形状は任意である。例えば、金属電極26,26の形状を線状、螺旋状や薄状としてもよい。
【0112】
図6は図2に示すガス浄化システム10Aにおける脱臭部21の第2の変形例を示す構成図である。
【0113】
図6に示す脱臭部21Bは、図5に示す脱臭部21Aに対して、放電反応部23の構成が異なる。その他の構成については、図5に示す脱臭部21Aと同じであるため、同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0114】
脱臭部21Bの放電反応部23は、浄化対象ガスXの上流側から多孔状の金属電極26、板状あるいはブロック状の光触媒モジュール25、網状の金属電極26、板状あるいはブロック状の光触媒モジュール25および多孔状の金属電極26を有する。すなわち、脱臭部21Bの放電反応部23では、金属電極26および光触媒モジュール25が交互に積層される。
【0115】
尚、積層される金属電極26および光触媒モジュール25の数は任意である。
【0116】
脱臭部21Bでは、複数の光触媒モジュール25が積層されるため、光触媒モジュール25のサイズや数を調節して、分解対象物質の吸着量および吸着させた分解対象物質を分解可能な量を任意の量に設定することができる。さらに、金属電極26の数を低減させることができる。
【0117】
図7は図2に示すガス浄化システム10Aにおける脱臭部21の第3の変形例を示す構成図である。
【0118】
図7に示す脱臭部21Cは、図6に示す脱臭部21Bに対して、放電反応部23よりも上流側に吸着層24を設けた点が異なる。その他の構成については、図6に示す脱臭部21Bと同じであるため、同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0119】
脱臭部21Cでは、放電反応部23よりも下流側の吸着層24に加えて別途放電反応部23よりも上流側に吸着層24が設けられる。放電反応部23で生じたオゾンはオゾン循環流路30を経由して再び放電反応部23よりも上流側に導かれるため、放電反応部23よりも上流側に吸着層24を設けることができる。
【0120】
脱臭部21Cでは、分解対象物質の吸着量を向上させることができる。吸着層24を設ける位置および数はオゾンが流れる流路12上であれば任意である。
【0121】
脱臭部21Bおよび脱臭部21Cのように、金属電極26、光触媒モジュール25および吸着層24の数およびサイズを調節することにより、発生させるオゾンの量、放電光のエネルギないし分解対象物質の吸着量を任意の量に設定することができる。
【0122】
図8は本発明に係るガス浄化システムの第3の実施形態を示す構成図である。
【0123】
図8に示すガス浄化システム10Bは、図1に示すガス浄化システム10に対して、脱臭部21Dの構成が異なる。その他の構成および作用については、図1に示すガス浄化システム10と同じであるため、脱臭部21Dの構成のみ図示するとともに同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0124】
ガス浄化システム10Bの脱臭部21Dは、浄化対象ガスXの上流側からプレフィルタ22および放電反応部23を具備する。放電反応部23は、浄化対象ガスXの上流側から金属電極26、吸着材混合光触媒部40および金属電極26を有する。
【0125】
金属電極26,26のうち一方の金属電極26は、例えば網状とされ、2つの金属電極26,26間により良好な電界が形成されるように構成される。
【0126】
尚、放電反応部23において、吸着材混合光触媒部40が金属電極26,26の間に設けられれば、吸着材混合光触媒部40および各金属電極26,26を設ける順序は任意である。
【0127】
図9は図8に示す脱臭部21Dの吸着材混合光触媒部40の構造を示す図である。
【0128】
吸着材混合光触媒部40は、粒状あるいは粉状の光触媒50と吸着機能を備えた吸着材51とが混合された構成である。吸着材混合光触媒部40の光触媒50には例えば酸化チタン(TiO2)が材料として用いられる一方、吸着材51には、例えばで酸化アルミニウム(Al2O3)や酸化ケイ素(SiO2)等の金属酸化物が材料として用いられる。
【0129】
そして、ガス浄化システム10Bでは、脱臭部21Dの吸着材混合光触媒部40において定常的に浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質が吸着されて捕捉される一方、一定の場合、例えば吸着材混合光触媒部40に一定量の分解対象物質が吸着した場合に電源部20から金属電極26,26間に電圧を印加することにより放電光を発生させ、活性化された光触媒50および発生したオゾンの作用により吸着材混合光触媒部40に吸着した分解対象物質が間欠的に分解される。
【0130】
すなわち、ガス浄化システム10Bは図1に示すガス浄化システム10において脱臭部21に吸着層24および光触媒モジュール25を設ける代わりに、これらの機能を兼ね備えた吸着材混合光触媒部40を設けた構成である。
【0131】
ガス浄化システム10Bでは、吸着材51に吸着した分解対象物質をオゾンのみならず活性化された光触媒50並びに放電の作用により分解させることができる。このため、図1に示すガス浄化システム10よりも少ない部品数で、より効果的に吸着材51に吸着した分解対象物質を分解させることができる。このため、ガス浄化システム10Bでは、脱臭部21Dの小型化が可能となる。
【0132】
図10は本発明に係るガス浄化システムの第4の実施形態を示す構成図である。
【0133】
図10に示すガス浄化システム10Cは、図1に示すガス浄化システム10に対して、脱臭部21Eの構成が異なる。その他の構成および作用については、図1に示すガス浄化システム10と同じであるため、脱臭部21Eの構成のみ図示するとともに同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0134】
ガス浄化システム10Cの脱臭部21Eは、浄化対象ガスXの上流側にプレフィルタ22が設けられ、プレフィルタ22よりも下流側には、単一あるいは複数の吸着材混合光触媒部40および光触媒活性化用ランプ60が設けられる。吸着材混合光触媒部40の構造は、図9に示す構造と同様であり、光触媒活性化用ランプ60は吸着材混合光触媒部40に光を照射可能な位置に設けられる。
【0135】
例えば、光触媒活性化用ランプ60は、2つの吸着材混合光触媒部40の間に設けられる。
【0136】
また、電源部20は光触媒活性化用ランプ60と接続され、電源部20から光触媒活性化用ランプ60に任意の時点で電力を与えることにより光触媒活性化用ランプ60から吸着材混合光触媒部40に光を間欠的に照射することができるように構成される。
【0137】
そして、ガス浄化システム10Cの脱臭部21Eでは、吸着材混合光触媒部40において浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質が吸着されて定常的に捕捉される一方、吸着材混合光触媒部40に吸着された分解対象物質を分解する際には、電源部20から光触媒活性化用ランプ60に電力が与えられ、さらに光触媒活性化用ランプ60から光が吸着材混合光触媒部40に照射される。
【0138】
このため、光触媒活性化用ランプ60により照射された光により吸着材混合光触媒部40の光触媒50が活性化され、活性化した光触媒50の作用により吸着材混合光触媒部40に吸着された分解対象物質が分解される。
【0139】
すなわち、ガス浄化システム10Cは、光触媒50と吸着材51とを混合した吸着材混合光触媒部40に放電光を照射する代わりに光触媒活性化用ランプ60により光を照射する構成である。
【0140】
ガス浄化システム10Cでは、有害なオゾンを発生させることなく浄化対象ガスXにから分解対象物質を除去することができる。さらに、図1に示すガス浄化システム10と同様に、浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質を電力を消費することなく定常的に吸着させて捕捉する一方、任意の時点で間欠的に吸着材混合光触媒部40に吸着された分解対象物質を分解することができるため、より消費電力を低減させることができる。
【0141】
図11は本発明に係るガス浄化システムの第5の実施形態を示す構成図である。
【0142】
図11に示すガス浄化システム10Dは、図10に示すガス浄化システム10Cに対して、脱臭部21Fの構成,すなわち吸着材混合光触媒部40の代わりに酸化触媒混合光触媒部70を設けた点および光触媒活性化用ランプ60の代わりに加熱ヒータ71を設けた点が異なる。その他の構成および作用については、図10に示すガス浄化システム10Cと同じであるため、脱臭部21Fの構成のみ図示するとともに同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0143】
ガス浄化システム10Dの脱臭部21Fには、浄化対象ガスXの上流側にプレフィルタ22が設けられ、プレフィルタ22よりも下流側には、単一あるいは複数の酸化触媒混合光触媒部70および加熱ヒータ71が設けられる。加熱ヒータ71は、酸化触媒混合光触媒部70を加熱することが可能な位置に設けられる。
【0144】
例えば、加熱ヒータ71は、2つの酸化触媒混合光触媒部70の間に設けられる。
【0145】
また、電源部20は加熱ヒータ71と接続され、電源部20から加熱ヒータ71に任意の時点で電力を与えることにより加熱ヒータ71から酸化触媒混合光触媒部70に熱を間欠的に与えることができるように構成される。
【0146】
図12は図11に示す脱臭部21Fの酸化触媒混合光触媒部70の構造を示す図である。
【0147】
酸化触媒混合光触媒部70は、粒状あるいは粉状の光触媒50と酸化触媒80とが混合された構成である。酸化触媒80は、吸着材としての機能も備えており、例えば酸化アルミニウム(γAl2O3)や酸化ケイ素(SiO2)等の金属酸化物の微粒子が材料として用いられる、一方、光触媒50には例えば酸化チタン(TiO2)が材料として用いられる。
【0148】
そして、ガス浄化システム10Dの脱臭部21Fでは、酸化触媒混合光触媒部70において浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質が吸着されて定常的に捕捉される一方、酸化触媒混合光触媒部70に吸着された分解対象物質を分解する際には、電源部20から加熱ヒータ71に電力が与えられ、さらに加熱ヒータ71から熱が酸化触媒混合光触媒部70に与えられる。
【0149】
このため、加熱ヒータ71により酸化触媒混合光触媒部70の酸化触媒80に吸着した分解対象物質が加熱され、分解対象物質は燃焼処理される。
【0150】
すなわち、ガス浄化システム10Dは、酸化触媒混合光触媒部70の吸着材としての機能を兼ねた酸化触媒80において捕捉した分解対象物質を放電光や光触媒50あるいはオゾンで分解する代わりに酸化触媒80で燃焼処理して分解する構成である。
【0151】
ガス浄化システム10Dでは、図10に示すガス浄化システム10Cと同様に、有害なオゾンを発生させることなく浄化対象ガスXにから分解対象物質を除去することができる。さらに、浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質を電力を消費することなく定常的に吸着させて捕捉する一方、任意の時点で間欠的に酸化触媒混合光触媒部70に吸着された分解対象物質を分解することができるため、より消費電力を低減させることができる。
【0152】
図13は本発明に係るガス浄化システムの第6の実施形態を示す構成図である。
【0153】
図13に示すガス浄化システム10Eは、図1に示すガス浄化システム10に対して、脱臭部21Gの構成が異なる。その他の構成および作用については、図1に示すガス浄化システム10と同じであるため、脱臭部21Gの構成のみ図示するとともに同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0154】
ガス浄化システム10Eの脱臭部21Gは、浄化対象ガスXの上流側からプレフィルタ22、複数の金属電極26および吸着層24を有する。
【0155】
金属電極の数は少なくとも正極側と負極側の金属電極26が設けられれば任意である。例えば、複数の線状の金属電極26と極性の異なる板状の金属電極26とが交互に配置される。このため、各金属電極26,26間により局所的に強い電界が形成される。
【0156】
そして、ガス浄化システム10Eの脱臭部21Gでは、吸着層24において、浄化対象ガスXに含まれる分解対象物質が吸着されて定常的に捕捉される一方、吸着層24に吸着した分解対象物質を分解する際には、電源部20から金属電極26,26に電力が与えられる。このため、金属電極26,26間には放電が生じるとともにオゾンが発生する。金属電極26,26間において発生したオゾンは浄化対象ガスXとともに吸着層24に導かれ、吸着層24に吸着した分解対象物質がオゾンの作用により分解処理される。
【0157】
すなわち、ガス浄化システム10Eは、図1に示すガス浄化システム10において放電反応部23の構成を金属電極26のみとし、吸着層24に吸着した分解対象物質をオゾンで分解する構成である。
【0158】
ガス浄化システム10Eでは、任意の時点で間欠的に吸着層24に吸着した分解対象物質を分解する機能を維持しつつ、より簡易な構成とすることができる。
【0159】
図14は本発明に係るガス浄化システムの第7の実施形態を示す構成図である。
【0160】
図14に示すガス浄化システム10Fは、図1に示すガス浄化システム10に対して、脱臭部21よりも下流にオゾン分解触媒90を設けた点および電源部20に電力調整手段91を設けた点が異なる。その他の構成および作用については、図1に示すガス浄化システム10と同じであるため、同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0161】
ガス浄化システム10Fでは、浄化対象ガスXの流路12上において、脱臭部21の吸着層24よりも下流、望ましくはエバポレータ11よりも下流にオゾン分解触媒90が設けられる。
【0162】
一方、車両には、エバポレータ11やその他の構成要素の電源としてのバッテリ電源92が電力条件設定機構の一例として設けられる。
【0163】
さらに、ガス浄化システム10Fの電源部20には、電力調整手段91が設けられる。この電力調整手段91は、バッテリ電源92と接続される。
【0164】
電力調整手段91は、バッテリ電源92からバッテリ電源92の電力停止情報を受けて一定の時間幅を有する電力設定信号を電源部20に与える機能を有する。
【0165】
次に、ガス浄化システム10Fの作用について説明する。
【0166】
まず、車両のユーザが車両に乗車して流路切換機構13により浄化対象ガスXの流路12を選択し、エバポレータ11の空気吹出口18に設けられたスイッチ19を操作して空気吹出口18を開くとともにエバポレータ11並びにガス浄化システム10Fをオン状態にして作動させる。このため、送風機14が作動し、外気取込口16側あるいはガス循環流路17から流路切換機構13を経由してエバポレータ11側に向かう浄化対象ガスXの流れが形成される。
【0167】
次に、流路切換機構13を経由した浄化対象ガスXは、送風機14を通過した後、ガス浄化システム10のプレフィルタ22に導かれ、比較的大きな塵や埃等の光触媒モジュール25において除去できないものが除去される。
【0168】
プレフィルタ22により除塵された浄化対象ガスXは、放電反応部23の光触媒モジュール25に導かれる。
【0169】
一方、電源部20からは、放電反応部23の金属電極26,26間に電圧が印加される。この結果、金属電極26,26間にコロナ放電が発生し、放電光である紫外線が生じる。さらに、光触媒が紫外線により照射されて活性化状態となり、オゾンおよび水酸基ラジカルが生成される。
【0170】
このため、光触媒モジュール25に導かれた浄化対象ガスXに含まれる臭い成分である分解対象物質の一部は、光触媒モジュール25において吸着されるとともに、光触媒モジュール25近傍の臭い成分、細菌類、有害物質等の分解対象物質がオゾン、水酸基ラジカル並びにコロナ放電の作用により分解される。さらに、光触媒モジュール25の分解対象物質の吸着機能がオゾン、水酸基ラジカル並びにコロナ放電の作用により再生される。
【0171】
次に、光触媒モジュール25を通過した浄化対象ガスXは、オゾンおよび水酸基ラジカルとともに吸着層24に導かれる。このため、光触媒モジュール25の場合と同様に、オゾンおよび水酸基ラジカルの作用により、光触媒モジュール25を通過した分解対象物質は吸着層24において吸着されるとともに、浄化対象ガスXが脱臭ないし浄化される一方、吸着層24の分解対象物質の吸着機能が再生される。
【0172】
光触媒モジュール25および吸着層24で脱臭された浄化対象ガスXは、オゾンおよび水酸基ラジカルとともにエバポレータ11に導かれる。このため、エバポレータ11の内部の臭い成分や浮遊菌、有害物質等の分解対象物質がオゾンおよび水酸基ラジカルの作用により分解される。
【0173】
エバポレータ11において浄化対象ガスXは、所要の温度あるいは湿度に調節され、未反応のオゾンおよび水酸基ラジカルとともに空気吹出口18から排出される。
【0174】
次に、エバポレータ11を経由した浄化対象ガスX、オゾンおよび水酸基ラジカルは、オゾン分解触媒90に導かれ、オゾン分解触媒90においてオゾンおよび水酸基ラジカルが人体に無害な酸素に分解される。
【0175】
ここで、オゾン分解触媒90に到達するオゾンおよび水酸基ラジカルの量が、オゾン分解触媒90において、十分に分解される量となるように、電力調整手段91により、予め電力設定信号が設定されて電源部20に与えられる。このため、オゾンおよび水酸基ラジカルは、オゾン分解触媒90において十分に分解される。
【0176】
オゾン分解触媒90におけるオゾンの分解方法としては、活性炭吸着分解法、加熱分解法、接触分解法、水洗法、薬液洗浄法(アルカリ洗浄法)、薬液還元法等の方法が挙げられる。これらオゾン分解触媒90におけるオゾンの分解方法は、オゾン分解の際の雰囲気あるいは諸々の条件から必要に応じて適宜選択される。
【0177】
また、電源部20の出力電力を調整することにより、オゾン分解触媒90を通過した浄化対象ガスXに含まれるオゾンの濃度が、所定の範囲となるように複数のモードを設定することができる。例えば、浄化対象ガスXに含まれるオゾンの濃度が0.06ppm以下となるモード、浄化対象ガスXに含まれるオゾンの濃度が0.06ppmから5ppmとなるモードおよび浄化対象ガスXに含まれるオゾンの濃度が5ppmから10ppmとなるモードを設定し、必要に応じて各モードを切り換えることができるように構成してもよい。
【0178】
尚、オゾン分解触媒90の数は任意であり、オゾン分解触媒90を配置する位置は、光触媒モジュール25よりも下流であればよい。
【0179】
一方、浄化対象ガスXは、オゾン分解触媒90を通過して、車室15内を経由した後、車両の外部あるいはガス循環流路17に排出される。
【0180】
さらに、車両が停止してユーザが車両から降車すると、バッテリ電源92がオフ状態となる。このため、バッテリ電源92からバッテリ電源92の電力停止情報が電力調整手段91に与えられる。
【0181】
電力調整手段91は、バッテリ電源92から電力停止情報を受けると電力設定信号を電源部20に与えることにより電源部20の出力電力を制御する。
【0182】
図15は図14に示す電力調整手段91により電源部20の出力電力を制御する方法の一例を示す説明図である。
【0183】
図15において(a)は、図14に示すバッテリ電源92から出力される電力Pbと時間tとの関係の一例を示す図である。(a)において、縦軸はバッテリ電源92の出力電力Pbを示し、横軸は時間tを示す。
【0184】
図15の(a)に示すように、車両が運転状態あるいは車両において電力が消費されている時間t0までの間は、バッテリ電源92から所要の電力Pb0が出力される一方、車両において電力が消費されていない場合には、バッテリ電源92がオフ状態となり、出力される電力Pbはゼロとなる。
【0185】
図15において(b)は、図14に示す電力調整手段91により設定された電力設定信号の波形の一例を示す図である。(b)において、縦軸は電力設定信号の電力印加指令値pを示し、横軸は時間tを示す。
【0186】
図15の(b)に示すように、電力調整手段91において、バッテリ電源92の出力電力Pbがゼロとなった時間t0から、一定時間t1の幅で一定の電力印加指令値p1を有する電力設定信号Aが出力される。
【0187】
ここで、電力設定信号Aの電力印加指令値p1は、オゾン分解触媒90に到達するオゾンおよび水酸基ラジカルの量が、オゾン分解触媒90において分解可能な量を超えるように電力調整手段91により設定される。
【0188】
図15において(c)は、図14に示す電源部20の出力電力pと時間tとの関係の一例を示す図である。(c)において、縦軸は、電源部20の出力電力pを示し、横軸は時間tを示す。
【0189】
図15の(c)に示すように、車両が運転状態あるいは車両において電力が消費されている時間t0までの間は、オゾン分解触媒90に到達するオゾンおよび水酸基ラジカルの量が、オゾン分解触媒90において、十分に分解される量となるように、電力調整手段91により設定された電力設定信号の電力印加指令値に相当する電力p0が電源部20から出力され、金属電極26,26間に印加される。
【0190】
このため、オゾン分解触媒90において、オゾンおよび水酸基ラジカルは十分に分解され、車室15内にはオゾンおよび水酸基ラジカルが除去された空気等の浄化対象ガスXが排出される。
【0191】
一方、車両が停止し、バッテリ電源92の出力電力値pbがゼロとなった時間t0から、一定時間t1の間は、オゾン分解触媒90に到達するオゾンおよび水酸基ラジカルの量が、オゾン分解触媒90において分解可能な量を超えるように電力調整手段91により設定された電力印加指令値p1に相当する電力p1が電源部20から出力され、金属電極26,26間に印加される。
【0192】
このため、オゾン分解触媒90において、オゾンおよび水酸基ラジカルは十分に分解されず、分解されなかったオゾンおよび水酸基ラジカルは、オゾン分解触媒90を通過して車室15内に浄化対象ガスXとともに排出される。
【0193】
この結果、車室15内の臭い成分や浮遊菌、有害物質等の分解対象物質をオゾンおよび水酸基ラジカルの作用により分解させることができる。
【0194】
すなわち、ガス浄化システム10Fは、吸着層24よりも下流にオゾン分解触媒90を設けるとともに、電源部20の出力電力を任意の時点で間欠的に変化させることにより、発生させるオゾンの量をオゾン分解触媒90で分解処理可能な量と分解処理可能な量を超える量となるように切り換えて、定常的に放電やオゾンの発生が必要であるエリアには定常的に放電やオゾンを発生させる一方、一定の場合にのみオゾンを導く必要があるエリアに対しては、必要な場合にのみオゾンを導く構成である。
【0195】
ガス浄化システム10Fでは、オゾン分解触媒90を通過するオゾンの量を任意の時点で間欠的に調整することができる。このため、常時オゾンを導く必要があるエバポレータ11等の流路上機器には、定常的にオゾンを導く一方、所定の場合にのみ所要の濃度のオゾンを状況に応じて導入することが必要な車室15内等の浄化対象エリアには、浄化対象ガスXの導入を遮断することなく条件に応じてオゾンを導入することができる。すなわち、浄化対象ガスXに含まれるオゾンのみを任意の時点で濃度変更させることができる。
【0196】
また、ガス浄化システム10Fでは、脱臭部21で発生させたオゾンをエバポレータ11等の流路上機器のみならず車室15内等の浄化対象エリアに導いて浄化対象エリアを脱臭、浄化あるいは除菌することができる。
【0197】
尚、ガス浄化システム10Fにおいては、エバポレータ11に空気吹出口18を設けなくても良い。
【0198】
また、ガス浄化システム10Fにおいて、スイッチ19、リモコン等の信号入力手段を電力条件設定機構として設け、バッテリ電源92の出力電力値に基づいて電力調整手段91の電力を設定する代わりに、スイッチ19、リモコン等の信号入力手段から入力された信号に基づいて電力を設定するように構成してもよい。
【0199】
図16は図14に示すガス浄化システム10Fの変形例を示す構成図である。
【0200】
図16に示すガス浄化システム10Gは、図14に示すガス浄化システム10Fに対して、脱臭部21Hの構成および浄化対象ガスXの流路12上におけるオゾン分解触媒90の位置が異なる。その他の構成および作用については、図14に示すガス浄化システム10Fと同じであるため、脱臭部21Hおよびオゾン分解触媒90のみを図示するとともに同一の構成には同符号を付して説明を省略する。
【0201】
ガス浄化システム10Gの脱臭部21Hは、浄化対象ガスXの上流側からプレフィルタ22、放電反応部23を有する。さらに、脱臭部21H近傍の下流側にオゾン分解触媒90が設けられる。放電反応部23は、浄化対象ガスXの上流側から網状の金属電極26、板状あるいはブロック状の光触媒モジュール25および多孔状の金属電極26を有する。
【0202】
ガス浄化システム10Gのようにオゾン分解触媒90の位置は、少なくとも脱臭部21Hの放電反応部23よりも浄化対象ガスXの下流であればよい。このため、例えば、部屋等の浄化対象エリアの換気扇に接続された外気取込用の流路12のように、エバポレータ11等の流路上機器が流路12に設けられない場合には、放電反応部23近傍の下流側にオゾン分解触媒90を配置してもよい。
【0203】
逆に、浄化対象ガスXの流路12上に複数の流路上機器や浄化対象エリアが存在する場合には、少なくともオゾンの濃度を調節する必要がある流路上機器や浄化対象エリアの上流側にオゾン分解触媒90を配置することにより、流路上機器や浄化対象エリアに導入されるオゾンの濃度を任意の時点で間欠的に調整することができる。
【0204】
尚、各実施形態におけるガス浄化システム10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10Gにおいては、浄化対象を空気等の浄化対象ガスXとしたが、コロナ放電が可能であれば、液体あるいは気液混合体の浄化対象流体としてもよい。
【0205】
このため、ガス浄化システム10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10Gの浄化対象エリアは自動車等の車両の車室15内に限らず、鉄道、船舶あるいは航空機等の移動体の室内や、工場のクリーンルーム、喫煙ルーム、ゴミ焼却施設の屋内、生物の飼育室、化学物質の保管庫等の空気の浄化や脱臭が必要なエリア、魚類の水槽内等の浄化対象ガスXや浄化対象流体を有するエリアとすることもできる。
【0206】
また、ガス浄化システム10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10Gにおいて、エバポレータ11の送風機14とは別に、送風機14を設けてもよい。送風機14の数および配置する位置は浄化対象ガスXに所要の流速が得られれば任意であり、浄化対象ガスXの流路12上であればガス浄化システム10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10Gあるいはエバポレータ11の上流下流を問わない。さらに、浄化対象ガスXの自然対流のみで十分な流速を得られる場合は、必ずしも送風機14を設けなくてもよい。
【0207】
同様に、ガス浄化システム10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10Gにおいて、プレフィルタ22の数は任意であり、プレフィルタ22を配置する位置は、放電反応部23の光触媒モジュール25よりも上流であればよい。プレフィルタ22は、電気集塵フィルタ以外の構成のものを使用することも可能であり、また、複数の異なる構造のプレフィルタ22を複合的に使用する構成としてもよい。逆に、十分に除塵された浄化対象ガスXを浄化の対象とする場合、あるいは予め浄化対象ガスXを除塵する必要がない場合は、必ずしもプレフィルタ22を設ける必要はない。
【0208】
さらに、ガス浄化システム10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10Gをエアコンの一構成機器として、エバポレータ11とともにエアコンを構成してもよい。逆に、流路上機器としてエバポレータ11に限らず他の機器であってもよい。例えば、流路上機器は温度計や湿度計であってもよい。
【0209】
また、金属電極26は浄化対象ガスXの流路12内に必ずしも設ける必要はなく、浄化対象ガスXの流路12の外部に設けてもよい。例えば、誘電体27により浄化対象ガスXの流路12を形成し、誘電体27の外部に金属電極26を設ける構成としてもよい。
【0210】
また、ガス浄化システム10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10Gを複合的に構成してもよい。例えば、ガス浄化システム10Fに光触媒活性化用ランプ60、オゾン分解触媒90および電力調整手段91を設けて構成してもよく、ガス浄化システム10Fの脱臭部21をガス浄化システム10Eの脱臭部21Gに置き換えてもよい。
【0211】
【発明の効果】
本発明に係るガス浄化システムおよびガス浄化方法並びにガス浄化システムを利用したエアコンにおいては、空気等の浄化対象ガスに含まれる分解対象物質量等の浄化条件に応じて、より少ない消費電力ないしオゾン発生量で、より効率的に分解対象物質を分解して浄化対象ガスを清浄、脱臭あるいは除菌することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るガス浄化システムの第1の実施形態を示す構成図。
【図2】本発明に係るガス浄化システムの第2の実施形態を示す構成図。
【図3】図2に示すガス浄化システムの流路切換機構により外気導入モードが選択された場合の浄化対象ガスの流れを示す図。
【図4】図2に示すガス浄化システムの循環流路選択機構によりオゾン循環流路が選択された場合の浄化対象ガスの流れを示す図。
【図5】図2に示すガス浄化システムにおける脱臭部の第1の変形例を示す構成図。
【図6】図2に示すガス浄化システムにおける脱臭部の第2の変形例を示す構成図。
【図7】図2に示すガス浄化システムにおける脱臭部の第3の変形例を示す構成図。
【図8】本発明に係るガス浄化システムの第3の実施形態を示す構成図。
【図9】図8に示す脱臭部の吸着材混合光触媒部の構造を示す図。
【図10】本発明に係るガス浄化システムの第4の実施形態を示す構成図。
【図11】本発明に係るガス浄化システムの第5の実施形態を示す構成図。
【図12】図11に示す脱臭部の酸化触媒混合光触媒部の構造を示す図。
【図13】本発明に係るガス浄化システムの第6の実施形態を示す構成図。
【図14】本発明に係るガス浄化システムの第7の実施形態を示す構成図。
【図15】図14に示す電力調整手段により電源部の出力電力を制御する方法の一例を示す説明図。
【図16】図14に示すガス浄化システムの変形例を示す構成図。
【図17】従来のガス浄化システムの構成図。
【符号の説明】
10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G ガス浄化システム
11 エバポレータ
12 流路
13 流路切換機構
14 送風機
15 車室
16 外気取込口
17 ガス循環流路
18 空気吹出口
19 スイッチ
20 電源部
21,21A,21B,21C,21D,21E,21F,21G,21H 脱臭部
22 プレフィルタ
23 放電反応部
24 吸着層
25 光触媒モジュール
26 金属電極
27 誘電体
30 オゾン循環流路
31 循環流路選択機構
40 吸着材混合光触媒部
50 光触媒
51 吸着材
60 光触媒活性化用ランプ
70 酸化触媒混合光触媒部
71 加熱ヒータ
80 酸化触媒
90 オゾン分解触媒
91 電力調整手段
92 バッテリ電源
X 浄化対象ガス
Claims (40)
- 浄化対象ガスに含まれる分解対象物質の吸着機能と分解機能とを有する脱臭部と、この脱臭部に電力を負荷する電源部とを備え、前記浄化対象ガスに含まれる前記分解対象物質を定常的に前記脱臭部の吸着機能により吸着して捕捉する一方、電源部から前記脱臭部に任意の時点で間欠的に電力を負荷させることにより、吸着した前記分解対象物質を前記脱臭部の分解機能により分解させるように構成したことを特徴とするガス浄化システム。
- 浄化対象ガスに含まれる分解対象物質を吸着する機能とオゾンを発生させる機能とを有する脱臭部と、前記脱臭部に電圧を印加することによりオゾンを発生させる電源部と、オゾン分解触媒とを備え、前記浄化対象ガスに含まれる前記分解対象物質を前記脱臭部の吸着機能により吸着し、吸着した前記分解対象物質を前記電源部により電圧を印加することにより前記脱臭部において生じたオゾンの作用により分解させ、さらに前記脱臭部から放出されたオゾンを前記オゾン分解触媒により分解するように構成したことを特徴とするガス浄化システム。
- 前記脱臭部は、吸着材としての機能を兼ねる酸化触媒および光触媒とを混合した酸化触媒混合光触媒部と、この酸化触媒混合光触媒部を加熱する加熱ヒータとを備え、前記酸化触媒混合光触媒部により前記分解対象物質を吸着して捕捉する一方、前記電源部から前記加熱ヒータに電力を負荷して前記酸化触媒混合光触媒部を加熱することにより前記分解対象物質を燃焼させて分解させるように構成したことを特徴とする請求項1記載のガス浄化システム。
- 前記脱臭部は、吸着材および光触媒とを混合した吸着材混合光触媒部と、この吸着材混合光触媒部に光を照射する光触媒活性化用ランプとを備え、前記吸着材混合光触媒部により前記分解対象物質を吸着して捕捉する一方、前記電源部から前記光触媒活性化用ランプに電力を負荷して前記吸着材混合光触媒部に光を照射して前記光触媒を活性化させ、活性化した前記光触媒の作用により前記分解対象物質を分解させるように構成したことを特徴とする請求項1記載のガス浄化システム。
- 前記脱臭部は、オゾンを発生させる機能を備え、オゾンの作用により前記分解対象物質を分解させるように構成したことを特徴とする請求項1記載のガス浄化システム。
- 前記脱臭部は、浄化対象ガス中のある程度の大きさの物体を除去するプレフィルタを有することを特徴とする請求項1または2記載のガス浄化システム。
- 前記浄化対象ガスの流路上に前記浄化対象ガスの流れを所要の流速にする送風機を設けたことを特徴とする請求項1または2記載のガス浄化システム。
- 前記脱臭部は、正負極の金属電極と吸着層とを備え、前記吸着層により前記分解対象物質を吸着して捕捉する一方、前記電源部から前記金属電極に電圧を印加することにより生じたオゾンの作用により前記分解対象物質を分解させるように構成したことを特徴とする請求項1または2記載のガス浄化システム。
- 前記脱臭部は、吸着材および光触媒とを混合した吸着材混合光触媒部と、正負極の金属電極とを備え、前記吸着材混合光触媒部により前記分解対象物質を吸着して捕捉する一方、前記電源部から前記金属電極に電圧を印加することにより生じたオゾンの作用と放電光により活性化された前記光触媒の作用により前記分解対象物質を分解させるように構成したことを特徴とする請求項1または2記載のガス浄化システム。
- 前記脱臭部は、光触媒を有する光触媒モジュールと、正負極の金属電極と、吸着層とを備え、前記光触媒モジュールおよび前記吸着層により前記分解対象物質を吸着して捕捉する一方、前記電源部から前記金属電極に電圧を印加することにより生じた放電光により活性化された前記光触媒モジュールの光触媒並びに放電により生じたオゾンにより前記光触媒モジュールに吸着した前記分解対象物質を分解させ、さらに前記吸着層にオゾンを導いて、オゾンの作用により前記吸着層に吸着した前記分解対象物質を分解させるように構成したことを特徴とする請求項1または2記載のガス浄化システム。
- 前記正負極の金属電極の対向する部位の少なくとも一方を誘電体で覆い、前記脱臭部にコロナ放電が誘起されるように構成したことを特徴とする請求項8ないし10のいずれか1項に記載のガス浄化システム。
- 前記浄化対象ガスの流路上に設けられた流路上機器の流路開閉機構を閉じることにより、前記脱臭部において生じたオゾンを前記流路上機器の内部に閉じ込めて前記流路上機器内部の前記分解対象物質を分解させるようにしたことを特徴とする請求項5記載のガス浄化システム。
- 前記浄化対象ガスの流路上に流路開閉機構を設け、この流路開閉機構を閉じることにより、前記脱臭部において生じたオゾンが浄化対象エリアに放出されないようにしたことを特徴とする請求項5記載のガス浄化システム。
- 前記浄化対象ガスの流路上に流路開閉機構を設け、前記電源部は、前記流路開閉機構の開閉状態に応じて設定された電圧印加指令信号に基づいて前記金属電極に電圧を印加するように構成したことを特徴とする請求項5記載のガス浄化システム。
- 前記浄化対象ガスの流路上に循環流路選択機構により選択可能にオゾン循環流路を設け、前記脱臭部からオゾンが放出されていない場合には、前記浄化対象ガスを浄化対象エリアに導く一方、前記脱臭部からオゾンが放出される場合には、前記浄化対象ガスとともにオゾンを前記脱臭部の上流側に導くように構成したことを特徴とする請求項5記載のガス浄化システム。
- 前記浄化対象ガスの流路上において前記脱臭部よりも下流側にオゾン分解触媒を設け、前記脱臭部よりも下流に放出されたオゾンを前記オゾン分解触媒により分解するように構成したことを特徴とする請求項5記載のガス浄化システム。
- 前記電源部に電力調整手段を設け、前記オゾン分解触媒を通過するオゾンの量が、所要の量となるように前記電力調整手段により前記電力設定信号を設定し、この電力設定信号に基づいて前記電源部から所要の電力が前記脱臭部に負荷されるようにしたことを特徴とする請求項2記載のガス浄化システム。
- 前記電源部に電力調整手段を設け、この電力調整手段は電力条件設定機構から信号を受けると、前記オゾン分解触媒を通過するオゾンの量が、所要の量となるように前記電力設定信号を設定し、この電力設定信号に基づいて前記電源部から所要の電力が前記脱臭部に負荷されるようにしたことを特徴とする請求項2記載のガス浄化システム。
- 前記浄化対象エリアは車両の車室であることを特徴とする請求項13または15記載のガス浄化システム。
- 前記流路上機器はエバポレータであることを特徴とする請求項12記載のガス浄化システム。
- 前記電力条件設定機構はバッテリ電源であることを特徴とする請求項18記載のガス浄化システム。
- 浄化対象エリアに導かれる浄化対象ガスに含まれる分解対象物質を吸着させるステップと、吸着した前記分解対象物質を任意の時点で間欠的に分解させることを特徴とするガス浄化方法。
- 前記浄化対象ガスに含まれる分解対象物質の吸着機能と分解機能とを有する脱臭部と、この脱臭部に電力を負荷する電源部と、エバポレータとを備え、前記浄化対象ガスに含まれる前記分解対象物質を定常的に前記脱臭部の吸着機能により吸着して捕捉するとともに前記エバポレータにより前記浄化対象ガスの状態量を調整する一方、電源部から前記脱臭部に任意の時点で間欠的に電力を負荷させることにより、吸着した前記分解対象物質を前記脱臭部の分解機能により分解させるように構成したことを特徴とするエアコン。
- 前記浄化対象ガスに含まれる分解対象物質を吸着する機能とオゾンを発生させる機能とを有する脱臭部と、前記脱臭部に電圧を印加することによりオゾンを発生させる電源部と、エバポレータと、オゾン分解触媒とを備え、前記浄化対象ガスに含まれる前記分解対象物質を前記脱臭部の吸着機能により吸着させ、吸着した前記分解対象物質を前記電源部により電圧を印加することにより前記脱臭部において生じたオゾンの作用により分解させる一方、前記エバポレータにより前記浄化対象ガスの状態量を調整し、さらに前記脱臭部よりも下流に放出されたオゾンを前記オゾン分解触媒により分解するように構成したことを特徴とするエアコン。
- 前記脱臭部は、吸着材としての機能を兼ねる酸化触媒および光触媒とを混合した酸化触媒混合光触媒部と、この酸化触媒混合光触媒部を加熱する加熱ヒータとを備え、前記酸化触媒混合光触媒部により前記分解対象物質を吸着して捕捉する一方、前記電源部から前記加熱ヒータに電力を負荷して前記酸化触媒混合光触媒部を加熱することにより前記分解対象物質を燃焼させて分解させるように構成したことを特徴とする請求項23記載のエアコン。
- 前記脱臭部は、吸着材および光触媒とを混合した吸着材混合光触媒部と、この吸着材混合光触媒部に光を照射する光触媒活性化用ランプとを備え、前記吸着材混合光触媒部により前記分解対象物質を吸着して捕捉する一方、前記電源部から前記光触媒活性化用ランプに電力を負荷して前記吸着材混合光触媒部に光を照射して前記光触媒を活性化させ、活性化した前記光触媒の作用により前記分解対象物質を分解させるように構成したことを特徴とする請求項23記載のエアコン。
- 前記脱臭部は、オゾンを発生させる機能を備え、オゾンの作用により前記分解対象物質を分解させるように構成したことを特徴とする請求項23記載のエアコン。
- 前記浄化対象ガスの流路上に、前記浄化対象ガス中のある程度の大きさの物体を除去するプレフィルタを有することを特徴とする請求項23または24記載のエアコン。
- 前記脱臭部は、正負極の金属電極と吸着層とを備え、前記吸着層により前記分解対象物質を吸着して捕捉する一方、前記電源部から前記金属電極に電圧を印加することにより生じたオゾンの作用により前記分解対象物質を分解させるように構成したことを特徴とする請求項23または24記載のエアコン。
- 前記脱臭部は、吸着材および光触媒とを混合した吸着材混合光触媒部と、正負極の金属電極とを備え、前記吸着材混合光触媒部により前記分解対象物質を吸着して捕捉する一方、前記電源部から前記金属電極に電圧を印加することにより生じたオゾンの作用と放電光により活性化された前記光触媒の作用により前記分解対象物質を分解させるように構成したことを特徴とする請求項23または24記載のエアコン。
- 前記脱臭部は、光触媒を有する光触媒モジュールと、正負極の金属電極と、吸着層とを備え、前記光触媒モジュールおよび前記吸着層により前記分解対象物質を吸着して捕捉する一方、前記電源部から前記金属電極に電圧を印加することにより生じた放電光により活性化された前記光触媒モジュールの光触媒並びに放電により生じたオゾンにより前記光触媒モジュールに吸着した前記分解対象物質を分解させ、さらに前記吸着層にオゾンを導いて、オゾンの作用により前記吸着層に吸着した前記分解対象物質を分解させるように構成したことを特徴とする請求項23または24記載のエアコン。
- 前記正負極の金属電極の対向する部位の少なくとも一方を誘電体で覆い、前記脱臭部にコロナ放電が誘起されるように構成したことを特徴とする請求項29ないし31のいずれか1項に記載のエアコン。
- 前記浄化対象ガスの流路上に流路開閉機構を設け、この流路開閉機構を閉じることにより、前記脱臭部において生じたオゾンが前記浄化対象エリアに放出されないようにしたことを特徴とする請求項27記載のエアコン。
- 前記浄化対象ガスの流路上に流路開閉機構を設け、前記電源部は、前記流路開閉機構の開閉状態に応じて設定された電圧印加指令信号に基づいて前記金属電極に電圧を印加するように構成したことを特徴とする請求項27記載のエアコン。
- 前記浄化対象ガスの流路上に循環流路選択機構により選択可能にオゾン循環流路を設け、前記脱臭部からオゾンが放出されていない場合には、前記浄化対象ガスを前記浄化対象エリアに導く一方、前記脱臭部からオゾンが放出される場合には、前記浄化対象ガスとともにオゾンを前記脱臭部の上流側に導くように構成したことを特徴とする請求項27記載のエアコン。
- 前記浄化対象ガスの流路上において前記脱臭部よりも下流側にオゾン分解触媒を設け、前記脱臭部よりも下流に放出されたオゾンを前記オゾン分解触媒により分解するように構成したことを特徴とする請求項27記載のエアコン。
- 前記電源部に電力調整手段を設け、前記オゾン分解触媒を通過するオゾンの量が、所要の量となるように前記電力調整手段により前記電力設定信号を設定し、この電力設定信号に基づいて前記電源部から所要の電力が前記脱臭部に負荷されるようにしたことを特徴とする請求項24記載のエアコン。
- 前記電源部に電力調整手段を設け、この電力調整手段は電力条件設定機構から信号を受けると、前記オゾン分解触媒を通過するオゾンの量が、所要の量となるように前記電力設定信号を設定し、この電力設定信号に基づいて前記電源部から所要の電力が前記脱臭部に負荷されるようにしたことを特徴とする請求項24記載のエアコン。
- 前記浄化対象エリアは車両の車室であることを特徴とする請求項23または24記載のエアコン。
- 前記電力条件設定機構はバッテリ電源であることを特徴とする請求項38記載のエアコン。
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