JP2007224714A

JP2007224714A - 便器用脱臭装置

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Publication number: JP2007224714A
Application number: JP2007093714A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Kawakami; 伸一郎川上; Toshiharu Watanabe; 俊晴渡辺
Original assignee: Toshiba Home Technology Corp
Current assignee: Toshiba Home Technology Corp
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】高い脱臭能力を長期間維持することができると共に、細菌の除去をも可能とする便器用脱臭装置を提供する。
【解決手段】吸気口２から便器50内の空気を風路４に取り込み、風路４内に取り込んだ空気の臭気成分を除去して排気口３より排出する便器用脱臭装置において、放電によって紫外線とオゾンとを風路４内に発生させ、紫外線により励起した光触媒12にて臭気成分を分解する光触媒反応装置６と、オゾンを分解するオゾン分解触媒８とを備え、オゾン分解触媒８を光触媒反応装置６よりも下流に設ける。また、風路４内には臭気を吸着する吸着剤57を備えている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、便器内の空気から臭気成分の分解，除去を行なうと共に、空気中の細菌を除去する便器用脱臭装置に関する。

従来から、室内の臭いや、建材や家具などから発生する揮発性有機化合物を除去する脱臭装置として放電型光触媒を用いた光触媒脱臭装置が知られている。このような従来の光触媒脱臭装置として特許文献１には、銅薄板表面が水銀灯から照射された紫外線を浴びると励起して、悪臭物質及び有害物質を吸着，反応する現象を利用することにより、トイレ，台所等で発生する悪臭物質、工場等において発生する有害物質等を除去するものが開示されている。

ここで従来における光触媒脱臭装置の一例について図12及び図13を参照しながら説明する。

図12及び図13において、１は光触媒脱臭装置30の外殻をなす筐体であって、複数の樹脂成形部品を組み合わせて構成される。２は筐体１の一側面に開口形成された吸気口、３は筐体１の上部正面に開口形成された排気口で、筐体１の内部には、吸気口２から排気口３に連通する風路４が形成される。20は粗い塵埃を除去する粗プレフィルタであり、21は細かい塵埃を除去する細プレフィルタである。５は、筐体１内部の風路４に設けられる送風手段としてのファンモータで、ファンモータ５の排気側の風路４内には、放電型の光触媒反応装置６，及びオゾン分解触媒８が順に配置される。これによって、ファンモータ５により吸気口２から吸い込んだ脱臭すべき空気が、粗プレフィルタ20，細プレフィルタ21を通過し、ファンモータ５の排気側で、光触媒反応装置６，およびオゾン分解触媒８の順に通過して、排気口３から外部に放出されるようになっている。

ところで、家庭用として広く普及している脱臭装置としては、トイレで使用される便器用脱臭装置が挙げられる。このような従来の便器用脱臭装置として、特許文献２には、オゾン発生要素から発生したオゾンを利用して、触媒で悪臭成分とオゾンとを反応させて脱臭，殺菌すると共に、未反応のオゾンを分解するものが開示されている。別な特許文献３には、送風機で吸引した悪臭成分を活性炭で吸着貯留し、酸化触媒で分解するものが開示されている。また別な特許文献４には、紫外線ランプから照射された紫外線により光触媒を励起させ、消臭するものが開示されている。
特開昭５２−０３１９６５号公報特開平０１−３１０６２１号公報特開平０３−１２５７３２号公報実開平０５−０４７０７３号公報

しかし、上記のような従来の光触媒脱臭装置は、騒音が発生するという問題があった。従来の光触媒脱臭装置を構成する光触媒反応装置６内では、高電圧パルスをそのまま電極間に印加してコロナ放電を発生させ、この時発生する紫外線によって光触媒を励起させていた。このような放電型の光触媒反応装置６を利用した光触媒脱臭装置は、紫外線ランプを使用する光触媒脱臭装置に比べ、紫外線ランプの占める空間が不要な為、コンパクトにでき、かつ、紫外線ランプを使用しない為、製品寿命が長いという利点を有するが、高電圧パルスを印加して放電する時に、高電圧パルスの周波数に応じて唸りや放電音などの騒音が発生する。そのため、騒音の大きさによっては、人が普段いる場所での使用に適さない虞があった。また、騒音の発生は、放電に関するもののみならず、風路４を通過する空気に起因するものもある。すなわち、排気口３が開口形成された筐体１を構成する部材に空気が勢い良く衝突することにより、排気音やビビリ音（振動音）が発生する。ファンモータ５により吸気口２から吸い込まれた空気は、排気口３から排出されるが、このとき風路４は空気の方向が滑らかに変化するよう形成されている。従って、吸気口２から吸い込まれた空気は、あまり勢いを殺すことなく排気口３から排気されるため、騒音の発生に繋がることとなる。

一方、上記のような従来の便器用脱臭装置は、高い脱臭能力を長期間維持することが困難であるという問題があった。例えば、活性炭を利用した便器用脱臭装置は使用した初期の内は十分な脱臭能力を有しているが、長期間使用していると活性炭の吸着量が飽和して脱臭能力が低下する。そのため、定期的に活性炭を交換する必要があった。また、低温触媒を利用した脱臭器は、臭気成分の一部は触媒反応で分解除去することができるが、他の臭気成分は活性炭などの吸着体により吸着，除去する必要がある。これも、先程の活性炭を利用したものと同様に、長期間使用していると吸着量が飽和して脱臭能力が低下するため、途中で吸着体を交換する必要があった。その他、光触媒を利用したものは、臭気成分を光触媒により分解，除去するので、長期間使用しても触媒を交換する必要はないが、便器内の強い臭気成分を１パス（触媒に１回だけ通過）で脱臭する能力については、上述した活性炭や低温触媒には劣っていた。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、高い脱臭能力を長期間維持することができると共に、細菌の除去をも可能とする便器用脱臭装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１では、光触媒とオゾンとにより臭気成分を強力に分解すると共に空気中の細菌を除去することが可能であり、未反応のオゾンはオゾン分解触媒により分解されるため安全な便器用脱臭装置を提供する。

本発明の請求項２では、吸着体により便器用脱臭装置の脱臭能力をさらに向上させ、吸着体が臭気成分を吐き出すことにより、吸着体の吸着能力が回復されるので、長期間にわたり吸着体の吸着能力を維持することができる便器用脱臭装置を提供する。

本発明は、以上説明したようなものであるから、以下に記載されるような効果を奏する。

本発明の請求項１における便器用脱臭装置によれば、高い脱臭能力を長期間維持することができると共に、細菌の除去もすることができる。

本発明の請求項２における便器用脱臭装置によれば、長期間使用しても吸着体を交換する必要がない。

以下、添付図面を参照しながら、本発明における光触媒脱臭装置及び便器用脱臭装置の好ましい各実施例を説明する。なお、これらの各実施例において、従来例と同一箇所には同一符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。

図１及び図２は本発明の第１実施例を示すもので、同図において、１は光触媒脱臭装置30の外殻をなす筐体であり、２は筐体１の一側面に開口形成された吸気口、３は筐体１の上部正面に開口形成された排気口で、筐体１の内部には、吸気口２から排気口３に連通する風路４が形成される。20は粗い塵埃を除去する粗プレフィルタであり、21は細かい塵埃を除去する細プレフィルタである。５は、筐体１内部の風路４に設けられる送風手段としてのファンモータで、ファンモータ５の排気側の風路４内には、放電型の光触媒反応装置６，及びオゾン分解触媒８が順に配置される。これによって、ファンモータ５により吸気口２から吸い込んだ脱臭すべき空気が、粗プレフィルタ20，細プレフィルタ21を通過し、ファンモータ５の排気側で、光触媒反応装置６，およびオゾン分解触媒８の順に通過して、排気口３から外部に放出されるようになっている。

ここで、光触媒反応装置６の概略構成を図３に基づき説明すると、11は数ＫＶ〜数十ＫＶの高電圧を発生する高電圧発生用電源、12，12は一対の光触媒で、光触媒12，12の間にプラス側の電極13を配置すると共に、この電極13とにより各光触媒12，12を挟むようにしてマイナス側の電極である別の対極14，14を配置している。また、高電圧発生用電源11のプラス側リード端子15は電極13に接続されると共に、高電圧発生用電源11のマイナス側リード端子16は各対極14，14に接続され、前記高電圧発生用電源11からの高電圧が電極13と対極14，14との間に印加される。そして、電極13および対極14，14と、高電圧発生用電源11とにより、電極13と対極14との間の放電により紫外線を発生させて光触媒12を励起させる放電装置17が構成される。高電圧発生用電源11の内部回路は図４のように構成され、40は高圧トランスであり、該高圧トランス40の二次巻線と放電装置17との間に高耐圧ダイオード41とコンデンサ42とからなる整流平滑回路43が挿入される。高圧トランス40の出力は、図５において破線で示すようにパルス状の電圧波形45であり、整流平滑回路43で整流平滑されることにより、のこぎり状の脈流波形46となり、放電装置17を構成する対極14−電極13間に印加される。

再度図１及び図２に戻って説明すると、19は前記高電圧発生用電源11などを組み込んだ高電圧発生装置であり、筐体１の内部に配置されている。また、オゾン分解触媒８は、光触媒反応装置６で発生するオゾンを分解除去するものである。そして、31は、風路４に設けられたポリウレタンフォームまたはポリエチレン系樹脂などからなる吸音材であり、風路４を形成する面37に取り付けられている。本実施例において風路４には、エ形状の仕切部材35及び吸音材31により複数の屈曲点４ａ，４ｂ，４ｃが形成されている。

次に、上記構成についてその作用を説明する。室内の臭気成分や揮発性有機化合物を含む空気は、ファンモータ５によって吸気口２から筐体１内の風路４に吸い込まれ、粗プレフィルタ20，細プレフィルタ21により塵埃などが除去された後に、光触媒反応装置６に送られる。この光触媒反応装置６では、高電圧発生用電源11から数ＫＶ〜数十ＫＶの高電圧パルスが電極13と対極14，14との間に印加されることにより、電極13や対極14，14、および光触媒12を通過して流れる空気の絶縁が部分的に破れ、光触媒２の両面にある電極13と対極14，14との間でコロナ放電が起きる。コロナ放電が起きると、紫外線とオゾンが発生し、その紫外線によって光触媒12が励起され、空気中の臭いの元となっている臭気成分や揮発性有機化合物等が、紫外線の照射量に従って一定量分解される。また、同時に発生するオゾンの酸化作用によっても空気中の臭気成分等が分解され、光触媒12の反応と共に脱臭効果を高めることができる。反応されずに余ったオゾンは、オゾン分解触媒８にて分解され、酸素となって臭気成分等のない空気と共に排出口３から外部に排気される。この様にして室内の、臭気成分や揮発性有機化合物を含む空気は浄化されて排気口３から室内に排出される。

このとき、風路４内の空気の流れに着目すると、風路４内の空気は、吸気口２からオゾン分解触媒８を通過するまでは略直線的に流れている。その後、オゾン分解触媒８を通過した空気の流れは、まず屈曲点４ａで仕切部材35（風路４の光触媒反応装置６に対向する面36）に衝突することにより側面側に向けて直線的に方向転換される。次に、屈曲点４ｂで内壁35に衝突することにより上面側に向けて直線的に方向転換される。そして、屈曲点４ｃで吸音材31に衝突することにより筐体１内側に向けて直線的に方向転換され、上部正面の排気口３へと至る。風路４内の空気の流れは、各屈曲点で衝突を繰り返すことにより次第に勢いを失っていく。従って、排気口３では空気の流れが比較的緩やかであるため、排気口３での排気音や筐体１などを形成する外郭部材のビビリ音が低減される。加えて、排気口３付近に設けられた吸音材31は、風路４で発生する騒音や光触媒反応装置６で発生する放電音や唸りなどの騒音を吸収するため、該騒音が排気口３から外部に伝わりにくい構造となっている。本発明の出願人が行なった実験によると、排気口３側から測定した場合、従来品では37.8ｄＢであった騒音が32.5ｄＢ、吸気口２側から測定した場合、従来品では39.0ｄＢであった騒音が33.0ｄＢへと騒音が低減されており、両者とも約５〜６ｄＢの騒音低減効果が確認されている。

また、前述したように放電装置17の対極14−電極13間には、のこぎり状の脈流46が印加される。このとき、やはり印加した電圧の周波数に応じて唸りや放電音などの騒音が発生するものの、そのままパルス状の電圧波形45を印加する場合に比べ、印加電圧は同じでも交流成分の振幅48が振幅47より少ない分、発生する音は小さくなる。なお、放電装置17の対極14−電極13間に印加する電圧波形を直流にしないのは、何らかの理由で本来のコロナ放電でなく、それより電圧が高い領域で発生する火花放電を起こした場合でも火花放電を持続させない為である。

本実施例における変形例を図６及び図７に示す。32は、風路４のうち光触媒反応装置６に対向する面36に設けられたポリウレタンフォームまたはポリエチレン系樹脂などからなる吸音材である。その他の構成については、図１及び図２で示した実施例と同様である。本実施例において風路４には、エ形状の仕切部材35及び吸音材31の他、吸音材32により複数の屈曲点４ａ，４ｂ，４ｃが形成されている。光触媒反応装置６に対向する面36に設けられた吸音材32は、光触媒反応装置６から発生する騒音を効率良く吸収し、筐体１外部に出る騒音の低減に大きく寄与する。とりわけ、吸音材32の設けられた位置は、空気の流れに対して光触媒反応装置６よりも下流に位置しているため、光触媒反応装置６で発生した騒音は速やかに該吸音材32により吸収されることとなる。なお、吸音材32は光触媒反応装置６の周囲を取り囲むよう配置してもよい。

以上のように本実施例では、放電装置17により紫外線を発生させ、この紫外線により臭気成分を分解する反応部たる光触媒反応装置６を風路４に備え、室内の空気などの気体を脱臭して排気口３より排出する光触媒脱臭装置において、風路４に屈曲点４ａ，４ｂ，４ｃを設けると共に、風路４に吸音材31を設けている。

このようにすると、風路４に屈曲点４ａ，４ｂ，４ｃを設けることにより風路４内を通過する空気の勢いを段階的に低減させることができるため、排気口３での排気音や筐体１などを形成する外郭部材のビビリ音を低減することが可能であり、かつ風路４に吸音材31を設けることにより風路４で発生する騒音や光触媒反応装置６で発生する放電音や唸りなどの騒音が排気口３から外部に伝わりにくい。

また、吸音材32を風路４のうち光触媒反応装置６に対向する面36に設けている。

このようにすると、風路４のうち光触媒反応装置６に対向する面36に吸音材32を設けることにより光触媒反応装置６で発生する放電音を効果的に吸音することができる。

さらに、吸音材31，32を風路４のうち室内の空気などの気体の流れに対向する面36，37に設けている。

このようにすると、風路４のうち空気が対向（衝突）する面36，37に吸音材31，32を設けることにより屈曲点４ａ，４ｂ，４ｃで発生する騒音を効果的に吸音することができる。

また、放電装置17により紫外線を発生させ、この紫外線により臭気成分を分解する反応部たる光触媒反応装置６を風路４に備え、室内の空気などの気体を脱臭して排気口３より排出する光触媒脱臭装置において、放電装置17にのこぎり状の脈流波形46を出力する波形整形部たる整流平滑回路43を設けている。

このようにすると、パルス状の電圧波形45に比べ、印加電圧は同じでも交流成分の振幅の変化が小さいのこぎり状の脈流波形46を出力する波形整形部たる整流平滑回路43を備えることにより、放電時に印加する電圧波形の振幅48を低減するため、放電音を低減することができる。

さらに、波形整形部たる整流平滑回路43は、パルス状の電圧波形45を平滑して前記のこぎり状の脈流波形46を生成している。

このようにすると、放電時に印加するパルス状の電圧波形45を簡単な構成で容易にのこぎり状の脈流波形46とすることができる。

次に、本発明の第２実施例を図８乃至図11に基づき説明する。なお前記図１及び図２と同一部分には同一符号を付し、その共通する箇所の説明は重複するため省略する。図８及び図９は便器用脱臭装置を便器に取り付けた状態を示しており、同図において、50は便器本体であり、便座51及び便器用脱臭装置52がそれぞれ取り付けられる。

図10及び図11は便器用脱臭装置52を示すもので、同図において、１は便器用脱臭装置52の外殻をなす筐体であり、55は筐体１の一端に設けられ吸気口２が開口形成されたノズル状の吸気部であり、３は筐体１の他端に開口形成された排気口で、筐体１の内部には、吸気口２から排気口３に連通する風路４が形成される。56は塵埃を除去するためのプレフィルタである。５は、筐体１内部の風路４に設けられる送風手段としてのファンモータで、ファンモータ５の排気側の風路４内には、放電型の光触媒反応装置６，例えば活性炭などからなる吸着剤57，およびオゾン分解触媒８が順に配置される。これによって、ファンモータ５により吸気口２から吸い込んだ脱臭すべき空気が、プレフィルタ57を通過し、ファンモータ５の排気側で、光触媒反応装置６，吸着剤57，及びオゾン分解触媒８の順に通過して、排気口３から外部に放出されるようになっている。19は第１実施例と同様に、高電圧発生用電源11などを組み込んだ高電圧発生装置であり、筐体１の内部に配置されている。また、オゾン分解触媒８は、光触媒反応装置６で発生するオゾンを分解除去するものである。また、便器用脱臭装置52には使用者の有無を検知する着座センサ60が備えられている。なお、着座センサ60の代わりに手動スイッチを設けてもよく、この場合ＯＮ釦を押すと運転を開始、ＯＦＦ釦を押すと運転停止、そしてＯＦＦ釦を押さなくとも所定時間経過後には自動的に運転を停止するようにするのが好ましい。その他、便器蓋50ａの開閉を機械的に検知するメカニカルセンサなどでもよい。

以下、上記構成についてその作用を説明する。使用者が便座51に座ると着座センサ60が使用者が有ることを検知して便器用脱臭装置52の運転が開始される。一方、使用者が便座51から離れると、着座センサ60が使用者が無いことを検知して、検知から所定時間経過後に便器用脱臭装置52は運転を停止する。このように便器用脱臭装置52は、着座センサ60の検知に基づいて自動的に運転の開始，停止を行なう。

便器用脱臭装置52が運転を開始すると、便器50内の臭気成分を含む空気は、ファンモータ５によって吸気部55に形成された吸気口２から筐体１内の風路４に吸い込まれ、プレフィルタ56により塵埃などが除去された後に、光触媒反応装置６に送られる。この光触媒反応装置６では、第１実施例と同様に、高電圧発生用電源11から数ＫＶ〜数十ＫＶの高電圧パルスが電極13と対極14，14との間に印加されることにより、電極13や対極14，14、および光触媒12を通過して流れる空気の絶縁が部分的に破れ、光触媒２の両面にある電極13と対極14，14との間でコロナ放電が起きる（図３参照）。コロナ放電が起きると、紫外線とオゾンが発生し、その紫外線によって光触媒12が励起され、空気中の臭いの元となっている臭気成分が、紫外線の照射量に従って一定量分解される。また、同時に発生するオゾンの酸化作用によっても空気中の臭気成分が分解され、光触媒12の反応と共に脱臭効果を高めることができる。その後、オゾンと、分解されずに残った臭気成分とは共に風路４内の空気の流れに従い下流（排気口３側）に流れ、該臭気成分は吸着剤57で吸着される。吸着剤57は、空気中の臭気成分濃度が一時的に高くなり、光触媒やオゾンだけで処理できなくなった時に、臭気成分を吸着する目的で設けられている。一般に、活性炭などの吸着剤は長期間使用していると、高濃度の臭気成分を吸着した後に、周囲の臭気濃度が下がることから、一旦吸着した臭気成分を吐き出す場合がある。しかし、本実施例では、吸着剤57が吐き出した臭気成分は上流（吸気口２側）より流れてくるオゾンにより分解されるので、この場合でも臭気成分が筐体１から外部へ排出されることがない。また、吸着剤57が臭気成分を吐き出すことにより、吸着剤57の吸着能力が回復されるので、長期間にわたり高い吸着能力を維持することができる。一方、反応されずに余ったオゾンは、オゾン分解触媒８にて分解され、酸素となって臭気成分のない空気と共に排出口３から外部に排気される。この様にして便器50内の、臭気成分を含む空気は浄化されて排気口３から排出される。なお、便器50内から脱臭装置52を通って排気される空気は、上記のように脱臭されると共に、放電によって発生する前記オゾンによって殺菌されることとなる。

以上のように本実施例では、吸気口２から便器50内の空気を風路４に取り込み、風路４内に取り込んだ空気の臭気成分を除去して排気口３より排出する便器用脱臭装置において、放電によって紫外線とオゾンとを前記風路４内に発生させ、前記紫外線により励起した光触媒12にて前記臭気成分を分解する反応部たる光触媒反応装置６と、前記オゾンを分解するオゾン分解触媒８とを備え、オゾン分解触媒８を光触媒反応装置６よりも下流に設けている。

このようにすると、光触媒12とオゾンとにより臭気成分を強力に分解することが可能であり、同時にオゾンは空気中の細菌をも除去することができる。使用者がオゾンを多量に吸い込むと、人体に影響を及ぼす虞があるが、未反応のオゾンはオゾン分解触媒８により分解されるため安全である。

また、本実施例では、前記風路４内に臭気を吸着する吸着体たる吸着剤57を備えている。

このようにすると、吸着剤57により脱臭能力をさらに向上することができる。長期間の使用により吸着剤57が一旦吸着した臭気成分を吐き出しても、吐き出した臭気成分はオゾンにより分解されるので、臭気成分が筐体１から外部へ排出されることがない。吸着剤57が臭気成分を吐き出すことにより、吸着剤57の吸着能力が回復されるので、長期間にわたり高い吸着能力を維持することができる。

なお本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で適宜変更が可能である。例えば、上記各実施例における特徴部分をそれぞれ組み合わせて構成してもよい。また、光触媒脱臭装置内で騒音を発生する機器等に吸音材や振動防止材などの防音部材を取り付けても良い。

本発明の第１実施例における光触媒脱臭装置の縦断面図である。同上、図１の光触媒脱臭装置を別な角度から見た縦断面図である。同上、光触媒脱臭装置の分解斜視図である。同上、光触媒脱臭装置の回路図である。同上、光触媒脱臭装置の電極−対極間に印加される電圧の波形図である。同上、光触媒脱臭装置の変形例を示す縦断面図である。同上、図６の光触媒脱臭装置を別な角度から見た縦断面図である。本発明の第２実施例における便器用脱臭装置を取り付けた便器の平面図である。同上、便器用脱臭装置を取り付けた便器の側面図である。同上、便器用脱臭装置の縦断面図である。同上、図10の便器用脱臭装置を別な角度から見た縦断面図である。従来例における光触媒脱臭装置の縦断面図である。同上、図12の光触媒脱臭装置を別な角度から見た縦断面図である。

符号の説明

２吸気口
３排気口
４風路
６光触媒反応装置（反応部）
８オゾン分解触媒
12 光触媒
50 便器
57 吸着剤（吸着体）

Claims

入口から便器内の空気を風路に取り込み、取り込んだ空気の臭気成分を減少させ排出口より排出する便器用脱臭装置において、放電によって紫外線とオゾンとを前記風路内に発生させ、前記紫外線により励起した光触媒にて分解する反応部と、前記オゾンを分解するオゾン分解触媒とを備え、前記オゾン分解触媒を前記反応部よりも下流に設けたことを特徴とする便器用脱臭装置。
前記風路内に臭気を吸着する吸着体を備えたことを特徴とする請求項１記載の便器用脱臭装置。