JP2007252640A - 吸着浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着剤を再生することができる吸着浄化装置を提供する。
【解決手段】吸着浄化装置１は、吸着剤３０と、触媒２４を担持した複数の網状部材１１と、複数の網状部材１１を誘導加熱するためのコイル１２と、流体が流通する容器１３とを有する。容器１３に、吸着剤３０および複数の網状部材１１を収容する。この吸着浄化装置１によれば、吸着剤３０に物質を吸着させ、流体を浄化することができる。また、コイル１２に電流を流すことによって、複数の網状部材１１は自己発熱するため、これら網状部材１１によって吸着剤３０および触媒２４を加温できる。これにより、吸着剤３０から物質が離脱し、触媒２４の表面で酸化分解されるため、吸着剤３０を再生できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気などの流体に含まれる、悪臭成分や、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）、排ガスに含まれる未燃成分などの有害物質を排除する際に好適な吸着浄化装置に関するものである。

空気中の低濃度の悪臭成分を除去する技術としては、活性炭による吸着法が広く利用されている。また、特許文献１には、磁性材料からなる円筒体と、この円筒体の周囲に巻かれたコイルとからなる脱臭部を備えた厨芥処理機が開示されている。円筒体の内部は、軸方向の内壁によって、ハニカム構造のように内部が複数の室に区画され、さらに、円筒体には、触媒が塗布または含有されている。この厨芥処理機では、コイルに交流電流を印加することにより円筒体を誘導加熱し、活性化温度に達した触媒の表面で悪臭成分を酸化分解する。
特開平９−７５６６９号公報

上述のように、活性炭による吸着法は、空気中の悪臭成分を簡易な構成の装置で除去する際に好適である。しかしながら、活性炭の吸着能力が徐々に低下するので、定期的に交換する必要があり、長期間にわたり性能を維持することはできず、必ずしも経済的であるとは言えない。

一方、触媒によって悪臭成分を浄化する方法は、触媒を活性化温度に保持する必要があるため、常時、触媒を何らかの方法により加熱する必要があり、エネルギーを消費する。また、常時加熱するため、冷房、冷蔵あるいは冷凍を目的としているエリアあるいは室内では使い難いという問題もある。

本発明の一態様は、触媒を担持した少なくとも１つの担体と吸着剤とを収容している容器であって、流体が流通する容器を有する、吸着浄化装置である。

この吸着浄化装置によれば、容器に流体を静的または動的に通過させることで、空気などの流体に含まれる悪臭成分などの物質を吸着剤により吸着除去できる。一方、高周波の交流を用いて高周波磁場（磁束）を発生させ、誘導加熱によって少なくとも担体を自己発熱させることにより、吸着剤から上記悪臭成分などの物質を離脱させ、触媒を介してそれらを酸化分解することで、吸着剤を再生できる。したがって、吸着剤を用いた吸着浄化装置でありながら、吸着剤を再生させるために大掛かりな装置を必要とせず、再生による排ガスの発生を防止でき、さらに、再生に要する時間およびエネルギーを節約できる。このため、小型・安価に脱臭装置を実現可能である。

高周波磁場は、家庭用のＩＨヒータなどにより加えることも可能である。一方、担体を誘導加熱するためのコイルを有する吸着浄化装置は、自己再生能力を持つ。したがって、本発明の他の態様は、触媒を担持した少なくとも１つの担体と吸着剤とを収容している流体が流通する容器と、担体を誘導加熱するためのコイルとを有する吸着浄化装置の制御方法であって、担体を誘導加熱し、吸着剤から離脱した物質を、触媒を介して酸化分解させる再生工程を有する、制御方法である。

担体は、粒状や板状などを含め、どのような形状であってもよいが、好ましくは、担体は、ラス目加工後、エキスパンド加工してなる網状の部材である。また、網状の部材の間に吸着剤が保持されていることが好ましく、複数の網状の部材を有し、それら複数の網状の部材は、容器の内部に複数の層をなすように配置されていることがさらに好ましい。網状の部材が容器の少なくとも一部を兼ねている形態も可能である。

また、コイルは、空気が流通可能な形状として、容器の内部に配置されていることが好ましい。また、コイルは、容器の外部に巻くことも可能である。

さらに、吸着剤に向けて風を供給する送風手段と、コイルおよび送風手段に電力を供給する電力供給手段とを設けることにより、強制循環式の吸着浄化装置を提供できる。

本発明に含まれる吸着浄化装置の一形態は、触媒を担持した少なくとも１つの担体と吸着剤とを収容している容器であって、流体が流通する容器を有するものである。また、吸着剤を自己再生するためには、さらに、担体を誘導加熱するためのコイルを有することが望ましい。この吸着浄化装置によれば、容器に空気などの流体を静的または動的に通過させることで、その流体に含まれる悪臭成分や、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）、排ガスに含まれる未燃成分などの有害物質のような成分（物質）を吸着剤により吸着除去できる。一方、高周波の交流をコイルに流すことによって高周波磁場（磁束）を発生させ、誘導加熱によって少なくとも担体を自己発熱させることができる。これにより、担体と同じ容器内に収容されている吸着剤が温められるので、吸着剤に吸着された成分を吸着剤から離脱させることができる。また、担体の自己発熱により、この担体の表面に担持されている触媒が触媒活性温度にまで温められるので、吸着剤から離脱した成分を触媒の表面で酸化分解できる。

すなわち、この吸着浄化装置によれば、悪臭成分やその他の吸着可能な有害物質を吸着剤で吸着除去させることで空気などの流体を浄化でき、その段階では吸着剤を加熱するなどのエネルギーは不要であり、それに起因する発熱もない。したがって、冷房、冷蔵あるいは冷凍を目的としている場所で、冷却負荷を増やすことなく、流体を浄化できる。

一方、この吸着浄化装置は、コイルに電流（高周波交流電流）を流すことで、吸着剤と共に容器に収容されている担体を誘導加熱させ、その熱により吸着剤に吸着していた物質を離脱させることで、吸着剤を再生できる。さらに、担体に担持されている触媒が触媒活性温度まで加熱されることにより、吸着剤から離脱した物質を、触媒を介して酸化分解させることができる。

このように、吸着剤を再生する際に、吸着剤と共に収容されている触媒の分解作用により、吸着剤から放出された悪臭などの成分を吸着剤の近傍において分解することができるため、吸着剤の近傍において悪臭成分などの再生時に発生する成分の濃度を急速に低下させることができる。したがって、吸着剤の再生を容器内において分散して進行させることが可能となり、再生時の排ガスの発生を防止でき、吸着剤の再生に要する時間およびエネルギーを低減できる。また、この吸着浄化装置においては、吸着剤を簡単に再生できるのみならず、再生に要する時間および熱負荷を低減でき、冷房、冷蔵あるいは冷凍を目的としている場所において再生する場合でも、冷却負荷を小さくできる。また、そのような場所から外して再生する場合であっても、加熱および冷却に要する時間を含めた再生時間を短縮できるので、オフサービスの時間を短縮できる。

吸着剤の再生を効率よく行なうためには、容器内において、触媒を担持した担体を分散して配置し、吸着剤を分散して加熱すると共に吸着剤から放出された悪臭成分などを分散した場所で分解できることが望ましい。この吸着浄化装置においては、担体を誘導加熱するので、個々の担体に電線を介してエネルギーを供給する必要はなく、担体を加熱するためのエネルギー供給システムの構成を簡易にできる。したがって、容器内に担体を分散配置しやすく、その一方で、担体を分散配置することにより構造が複雑になったり、複雑化した電力供給経路による短絡などの問題が発生するのを防止できる。

この本発明の一形態に係る吸着浄化装置によれば、吸着剤を用いた吸着浄化装置でありながら、吸着剤を再生させるために大掛かりな装置を必要とせず、さらに、再生に要する時間およびエネルギーを節約できる。このため、小型・安価に脱臭装置を実現可能である。しかも、取り扱いが容易な吸着浄化装置を提供できる。さらに、吸着剤を頻繁に交換するというメンテナンスの手間が省くことができる。また、吸着剤の寿命が大幅に延びるため、省エネ、省資源で、経済的である。

担体は、ヒステリシス損があり、誘導加熱しやすい磁性体であることが望ましい。触媒としては、白金やパラジウムなどが好適である。また、吸着剤としては、活性炭、活性アルミナ、シリカゲルなどが好適である。活性炭などの導電性のある吸着剤は、高周波磁束によって加熱される場合も考えられるが、いずれにしても、少なくとも担体が誘導加熱されるものであれば、物質が離脱する程度にまで吸着剤を昇温させることができると共に、触媒を触媒活性温度にまで昇温させることができる。

一方、容器の一例は、非導電性のものである。磁束を通過させることができるので、容器の外側にコイルを巻くことで、内部の担体を誘導加熱できる。容器の他の一例は、非磁性体のものである。また、この容器には、流体の流路を形成する機能を持たせることができる。そして、容器と異なる（別体である）担体に触媒を担持させることにより、容器は自己発熱し難く、担体は自己発熱しやすい吸着浄化装置を提供できる。このような吸着浄化装置は、担体を自己発熱させ、容器の内部の温度を高くできるので、吸着剤の加温および触媒反応を高効率で行うことができる。その一方で、外部と接しやすい部分の温度を低く保持できるので、安全性が高い。

担体の形状は、好ましくは、網状である。網状の部材からなる担体は、全体が多孔性であっても圧入するのに十分な強度を得ることができる。網状の部材からなる担体は、多孔性の部分と、対角線または半径方向に延びた支持部分とを備えているデザインとしてもよく、このようなデザインとすることにより、十分な開口率と十分な強度とを容易に確保することが可能である。

また、担体が網状の部材であれば、その間を流体が通過する。したがって、網状の部材によって、吸着剤を適当な密度、あるいは間隔になるように保持することにより、流体と吸着剤との接触効率を高くすることができる。その結果、流体の通過抵抗を少なくしたり、吸着効率の高い吸着浄化装置を提供できる。また、この吸着浄化装置は、吸着剤を簡単に再生できるので、吸着効率を上げて、再生の頻度を短くすることにより、コンパクトで吸着能力の高い吸着浄化装置を提供できる。

担体を網状の部材とする場合、針金のような繊維状の金属を編んだようなものを用いてもよいが、金属板あるいは金属箔（以下、箔帯という）に、ラス目加工（切れ目（ラス目）を入れる加工）を施し、その後、エキスパンド加工（引き伸ばして（エキスパンドして）網目状に加工）してなるものを用いることが好ましい。このような網状の部材は、ラス金網、ラス網、あるいはメタルラスとも称されるものであり、不織なので繊維同士（繊維状の金属同士）の磨耗がなく、耐久性が高い。しかも、それぞれが連続した一枚板なので、十分な圧縮あるいは引張り強度を持たせることが可能である。

ラス金網からなる担体は、容器の断面積よりも大きな部分を少なくとも備えた形状とすることで、容器の内部に圧入することができる。このようにすることにより、ねじ止めや溶接などを用いずに、容器内に複数の担体を積層させることができる。容器に担体を圧入した構造は、振動で擦れたり緩んだりする部分がなく、耐振動性および耐久性が高い。担体は、容器にロウ付けまたは溶接により固定してもよい。

容器内に、吸着剤を分散配置する方法の１つは、複数の網状の部材を用い、それら複数の網状の部材を容器の内部に複数の層をなすように配置することである。それぞれ網状の部材を、例えば筒状の容器の軸と直交するように互いに平行に配置することで、それら複数の担体（網状の部材）の間に吸着剤を保持させることができる。

この吸着浄化装置の他の形態の１つは、網状の部材からなる担体を、筒状の容器内に、この容器の軸に沿って層をなすように配置し、担体（網状の部材）の間に吸着剤を保持させたものである。この場合、板状の複数の網状の部材を容器の軸に沿って配置してもよいが、１枚の網状の部材を丸めて筒状の容器内に挿入したり、複数の網状の部材をそれぞれ筒状にし、これらを同軸状に筒状の容器内に挿入したりしてもよい。

さらに、触媒を担持するための表面積をかせぐために、担体は、波状にまたはジグザグ状に曲げた状態で、容器内に挿入してもよい。網状の部材からなる担体を、容器内に、流体の流れに対して平行にあるいは垂直に配置し、担体（網状の部材）の間に吸着剤を保持させることにより、担体と吸着剤との接触効率を高め、吸着剤の再生効率を向上させることができる。

網状の部材からなる担体を容器の一部として利用することも可能である。例えば、容器は、一対の端板と、周囲を形成する網状の部材とを有するものであってもよく、この場合、吸着剤は、担体（網状の部材）により保持させるとよい。

コイルの形態の好適な一例は、コイルを空気が流通可能な形状とし、容器の内部に配置するものである。この場合、コイルを、例えば、網状の部材からなる担体の間に配置することができる。このようにすることにより、容器内の流体の流れに大きな影響を与えることなく、少ない数のコイルを容器の内部に分散配置し、容器内部に分散して配置されている担体を良好に誘導加熱できる。また、コイルが容器の内部に配置されるため、小型で取り扱いが簡単な吸着浄化装置を実現できる。

コイルの形態の好適な他の例は、容器の外部に巻くものである。容器の外部にコイルを配置できるので、電力の供給はさらに簡易になる。この場合、容器は、非磁性体または非導電体であることが好ましい。

以下、図面を参照してさらに詳細に説明する。図１に、吸着浄化装置の一例を示してある。吸着浄化装置１は、触媒を担持した担体と、活性炭などの吸着剤とを収容し、内部に流体が流通する円筒状の容器１３と、担体を誘導加熱するためのコイルと、容器１３内に空気などの外部流体を送り込むためのファン２と、コイルおよびファン２に電力を供給するための電力供給ユニット３と、ファン２の駆動を制御する制御部４とを備えている。この吸着浄化装置１では、制御部４によってファン２からの送風量および風速を制御しながら、容器１３内に外部流体を送り込むことにより、容器１３内の吸着剤に外部流体中の悪臭成分や有害物質などを吸着させ、浄化された外部流体を容器１３の外に放出する。

図２に、容器１３およびその内部の概略構成を縦断面図により示してある。図３に、図２中のIII-III線に沿って切断した横断面図を示してある。図４に、図２中のIV-IV線に沿って切断した横断面図を示してある。図５に、図４中の領域Vで囲まれた領域を拡大して示してある。図６（ａ）および（ｂ）に、触媒を担持した担体の一部を断面にて示してある。

この容器１３は、円筒状の耐熱性のプラスチックあるいはセラミックなどにより構成されている非導電性の容器である。図２に示すように、容器１３内には、触媒を担持している複数枚（６枚）の担体１１と、吸着剤３０としての活性炭が収容されている。活性炭３０は、これら網状の担体１１により多層構造となるように保持されている。さらに、容器１３には、担体１１を電磁誘導加熱（ＩＨ：Induction Heating）するための２つのコイル１２が収容されている。６枚の担体１１は、３つのグループに分かれており、２つのコイル１２は、それぞれのグループに挟まれた位置に設置されている。このため、コイル１２に高周波の交流を流し、高周波磁束を形成することにより、これら担体１１が自己発熱する。

図３に示すように、磁界を発生する誘導コイル１２は、それぞれ、基体にワイヤを巻いくことで形成されており、容器１３の内径と略同径の第１のリング部材１２ａと、このリング部材１２ａの内径よりも小さい外径を有し、このリング部材１２ａと同軸に配置された第２のリング部材１２ｂと、第１のリング部材１２ａと第２のリング部材１２ｂとの間を繋ぐ４つの架橋部材１２ｃとを備える。このような形状は、空気などの外部流体Ｆが流通可能なコイル形状の一例であり、これらコイル１２は、円筒状の容器１３内に、この容器１３の軸Ｌと直交するように配置でき、容器１３の内部に外部流体Ｆの流路を形成できる。

図４に示すように、担体１１は、それぞれ、容器１３の内径と略同径の網状部材からなる。これら６枚の網状部材１１は、円筒状の容器１３に、この容器１３の軸Ｌと直交するように互いに平行に配置されている。図５に拡大して示すように、網状部材１１は、アルミニウム含有耐熱性合金からなる薄板にラス目加工した後、エキスパンド加工されたラス金網である。また、図６（ａ）および（ｂ）にさらに拡大して示すように、網状部材１１の表面（孔の内面も含む）には、Ａｌ_２Ｏ_３を含む酸化層２３が形成され、その酸化層２３の上には、触媒（Ｐｂ、Ｐｔなど）２４が担持されている。

以下に、網状部材１１の形成方法の一例を説明する（図６（ａ）参照）。まず、Ｆｅ（鉄）、Ｃｒ（クロム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｌａ（ランタン）を、所望の混合比で調合し、アルミニウム含有耐熱性合金（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｌａ合金）を形成する。アルミニウム含有耐熱性合金の好適な一例として、Ｃｒが２０％、Ａｌが６％、Ｌａが０．０５％、残りがＦｅ（微量な不純物を除く）という組成を挙げることができる。これらを溶融し、圧延を繰り返し、所定の厚みに圧延して箔帯２１にする。

その後、箔帯２１にラス目を入れ、エキスパンドし、延伸させ、編み目状（ラス金網）に加工する。ワイヤーメッシュ状の触媒を形成するためには、箔帯２１の厚みは１ｍｍ以下、さらには０．２ｍｍ以下程度のものを採用することが望ましい。さらに好ましくは、箔帯２１の厚みは、４０〜２００μｍである。また、触媒燃焼に適したラス金網の１つのパラメータは開口率である。開口率（メッシュ相当）が１０〜２０（１インチあたり１０〜２０目）程度になるように、機械加工することが望ましい。この程度の開口率のラス金網であれば、外部流体Ｆの流通抵抗（通気抵抗）も高くなり過ぎず、網状部材１１としての機械的強度や、ラス金網の加工歩留まり視点からも好ましい。なお、網状部材１１の最終形状に合わせ、網状部材１１の形状を円盤状にしたり、波状にまたはジグザグ状に折り返したり、円筒状に加工したり、ロール状に丸めたりする必要があれば、この段階、すなわち、以下で説明する熱処理の前に行うことが好ましい。

さらに、約８５０℃で、４時間、熱処理を施し、表面にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む耐熱性の酸化層２３を形成する。８５０℃前後で熱処理することにより、Ｃｒ_２Ｏ_３を含む第１の被覆層とＡｌ_２Ｏ_３を含む第２の被覆層とを有する、高耐熱性・高耐久性の良好な酸化層２３が形成されると考えられている。また、６００℃〜８５０℃、望ましくは８５０℃前後で熱処理することにより、ウィスカーと呼ばれる結晶が形成され、酸化層２３（第２の被覆層）中に、触媒２４の担持能力の高いγ−Ａｌ_２Ｏ_３が効率良く形成されると考えられている。以上により、網状部材１１が形成される。このように形成した網状部材１１は、Ｆｅを多く含む強磁性体となる。

その後、網状部材１１の表面（酸化層２３の表面）に、白金族触媒２４、例えばＰｔおよびＰｄの少なくとも一方を担持させる。これにより、触媒として機能する網状部材１１を形成することができる。

また、網状部材１１は、以下のように形成してもよい（図６（ｂ）参照）。アルミニウム含有耐熱性合金の箔帯２１をラス金網に加工するまでは同様である。ラス金網状に機械加工された箔帯２１を低酸素状態で熱処理する。炉内を真空ポンプにより１×１０^−３Ｔｏｒｒ以下に減圧し、機械加工された箔帯２１を低酸素状態で約９００℃に加熱する（第１の熱処理）。加熱時間は、０．５〜１分（３０〜６０秒）である。これにより、箔帯２１の表面全体（孔の内面を含む）にわたり、アルミリッチ（アルミニウム富裕）な下地層２２が形成される。さらに、炉内を大気圧にし、機械加工され、第１の熱処理が済んだ箔帯２１を空気中で約８５０℃に加熱する（第２の熱処理）。加熱時間は、約４時間である。これにより、下地層２２の表面全体（孔の内面を含む）にわたり、アルミナを含む耐熱性の酸化層２３が形成される。このように形成した網状部材１１もまた、Ｆｅを多く含む強磁性体となる。

その後、網状部材１１の表面（酸化層２３の表面）に、白金族触媒２４、例えばＰｔおよびＰｄの少なくとも一方を担持させる。これにより、触媒として機能する網状部材１１を形成することができる。

ＦｅおよびＣｒを含む合金からなる担体（網状部材）１１は、低価格であって、しかも、耐熱性に優れ、高寿命である。網状部材１１の耐熱性、耐久性、および耐摩耗性を向上させるためには、３〜７％のＡｌを含有するＦｅ−Ｃｒ基合金を用いることが好ましい。網状部材１１としてさらに好ましいのは、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｌ、およびＬａを含む合金を箔帯にして、ラス目加工後、エキスパンド加工してなる、ラス金網である。

Ａｌを含有するＦｅ−Ｃｒ基合金からなる網状部材１１は、低酸素雰囲気中で熱処理することにより、表面全体にアルミリッチな下地層２２を形成することができ、さらに、その後、空気中で熱処理することにより酸化アルミニウム（アルミナ／Ａｌ_２Ｏ_３）含む酸化層２３を形成できる。

エキスパンド加工された後の箔帯２１に、下地層２２および酸化層２３を形成することにより、多孔性で不織性の網状部材１１でありながら、多孔加工された部分、たとえば、孔の内面やエッジなどの部分にも酸化層２３を形成することができる。このため、それ自体で触媒反応を期待したり、Ｐｔ（白金）やＰｄ（パラジウム）といった触媒反応に適した白金族金属２４を担持させる酸化層２３の面積を大きくすることができるので、活性炭３０から離脱した物質と触媒２４との接触面積が大きくなり、活性炭３０の再生能力を向上させることができる。

担体（網状部材）１１としてＬａを含有する合金を用いる場合、その含有量は、０．０２〜０．０７％であることが好ましく、０．０３〜０．０５％であることがさらに好ましい。このようにＬａを含有させた合金は、８５０℃以下の低温で、網状部材１１の表面に酸化アルミニウムを含む酸化層２３を形成することが可能である。このときの熱処理は、６５０〜８５０℃で行うことが好ましい。このように低温で熱処理できるため、触媒２４の担持に適した多孔質のγ−アルミナと考えられる（あるいはγ−アルミナを多く含む）酸化層２３を形成することができる。

さらに、Ｌａの含有量が０．０２％程度であると、熱処理時間が長くなり、量産化し難いため、Ｌａの含有量は０．０３％以上であることが望ましい。Ｌａの含有量が０．０９％あるいはそれ以上であると、合金化に問題が生じやすい。また、この場合、酸化層２３中に、多孔質ではないα−アルミナが増加する。さらに、比較的高価なＬａの含有量が増加することはコストの点でも好ましくない。

この吸着浄化装置１は、円筒状の容器１３の開口端１３ａおよび１３ｂの一方の開口端（ここでは開口端１３ａとする）をファン２の方向に向け、各コイル１２と電力供給ユニット３とを電気的に接続して使用する。ファン２を駆動させ、開口端１３ａから容器１３内に悪臭成分や有害物質を含む外部流体（本例では空気）Ｆを強制的に導入することにより、悪臭成分やその他の吸着除去できる有害物質は、活性炭３０の表面に吸着され、浄化された空気Ｆは、開口端１３ｂから排出される。したがって、活性炭３０により吸着除去している間は、容器１３を加熱する必要はない。

図７に示すように、この吸着浄化装置１は、吸着５１による浄化を開始した後、所定の時間が経過したり、容器１３の出口から除去されていない成分が漏れ出したりするような状況になると、吸着剤である活性炭３０の再生５２を開始する。この再生工程５２は、ファン２の回転数を低くして風速（風量）を下げた状態で行なうことが好ましい。あるいは、ファン２を停止して、再生工程５２を行なうことも可能である。例えば、制御部４によってファン２の駆動を制御し、一定時間毎に風量を下げ、そのタイミングと同期または前後させて、各コイル１２に高周波の交流電流を供給する。この高周波の交流電流によって、各網状部材１１は誘導加熱される。

網状部材１１の温度が上昇すると、同じ容器１３内に収容されている活性炭３０は温められる。したがって、活性炭３０に吸着している悪臭などの成分が活性炭３０から離脱する。また、網状部材１１の自己発熱により、これら網状部材１１の表面に担持されている触媒２４が触媒活性温度にまで温められる。したがって、悪臭成分などの活性炭３０から離脱した成分が触媒２４の表面で酸化分解される。これにより、触媒２４の表面の近傍では、悪臭成分などの離脱した成分の濃度が下がり、活性炭３０に吸着除去された成分が再生時に容器１３から外部に放出されたり、活性炭３０の温度を下げたときに再吸着されて活性炭３０の吸着能力の回復を阻害することを防止できる。

網状部材１１から若干離れた位置にある活性炭３０は、徐々に加熱され、悪臭などの成分が放出される。触媒２４の近傍では、悪臭などの成分の濃度が低くなるので、網状部材１１の触媒２４から離れた位置に存在する悪臭成分などの活性炭３０から放出された成分は、拡散により触媒２４の表面に補給され、酸化分解される。この結果、容器１３に収納された活性炭３０の吸着容量（吸着能力）を回復させることができ、活性炭３０を再生することができる。

したがって、活性炭３０を再生する際は、容器１３の内部に流体の流れ（空気の流れ）を強制的に作る必要はない。逆に、風量の大きな流れが維持されると、活性炭３０および触媒２４の温度を上げることが難しくなり、活性炭３０から離脱した悪臭成分などの離脱した成分が触媒２４により分解されることなく放出される可能性がある。容器１３の内部における、悪臭成分など活性炭３０から放出された成分の滞留時間がある程度確保できる程度の風量であれば、触媒２４による酸化効率を向上できる可能性があり、再生時間を短縮できる可能性がある。

所定の時間、網状部材１１を誘導加熱して活性炭３０を再生した後、誘導加熱を停止する。活性炭３０の温度がある程度下がったら、制御部４によってファン２の駆動を制御し、再び空気Ｆを強制的に供給して浄化を開始する。誘導加熱を停止した直後にファン２を稼動させて、活性炭３０の温度を急激に常温に戻すようにしても良い。活性炭３０の温度が下がるまで吸着による除去効果は期待できないかもしれないが、再生時に活性炭３０から離脱した成分は、触媒２４により酸化除去されているので、悪臭成分などを含む排ガスが容器１３から放出される可能性はほとんどない。このように、この吸着浄化装置１では、活性炭３０の吸着性能を回復できるので、再生工程５２と、吸着工程５１を繰り返すことにより、長期間にわたり脱臭、空気清浄あるいはその他の目的で活性炭を使用できる。

以上のように、この吸着浄化装置１およびその制御方法によれば、外部流体Ｆに含まれる悪臭成分や有害物質を活性炭３０で吸着させて外部流体Ｆを浄化することができると共に、再生時には、活性炭３０を加熱して悪臭成分や有害物質を放出させ、それらを触媒２４で酸化分解させることにより、悪臭成分や有害成分を容器１３の外に出さずに活性炭３０を再生できる。

また、触媒２４を担持した網状部材１１と活性炭３０とを、外部流体Ｆが流通可能な容器１３に一緒に収容し、コイル１２に流した高周波の交流電流によって、網状部材１１を誘導加熱するため、容器１３の内部の分散した複数の箇所で活性炭３０を加熱し、放出された成分を酸化分解させることができる。したがって、短時間で容器１３の内部の活性炭３０の全体を再生でき、容器１３の内部の温度を短時間だけ全体的に上げることにより再生に要するエネルギーを低減できる。このため、再生時の熱負荷が、冷却負荷になるような環境であっても、冷房、冷却あるいは冷凍の環境に与える影響を小さくできる。さらに、吸着除去している間は熱の発生はなく、冷房、冷却あるいは冷凍の環境に影響を与えず空気Ｆなどを浄化できる。また。活性炭３０の寿命が大幅に延び、経済的であると共に、省エネ・省資源にも有効である。しかも、メンテナンス周期を延ばすことができるため、ユーザーの負担を低減できる。

また、この吸着浄化装置１では、複数の網状部材１１を、円筒状の容器１３の内に、この容器１３の軸Ｌと直交するように互いに平行に配置している、つまり、複数の網状部材１１を、外部流体Ｆの流通方向に積層させている。この網状部材１１により活性炭３０の容器１３の内部における配置を制御でき、容器１３内に複雑ではあるが、圧力損失が少なくなるような流路を形成できる。したがって、空気Ｆとこれら網状部材１１に保持されている活性炭３０との接触効率を高くして十分な浄化性能を得ると共に、圧力損失を低くすることができる。

また、この吸着浄化装置１では、空気が流通可能な形状のコイル１２を、網状部材１１の間に配置しているため、容器１３内を流通する外部流体Ｆの流れを妨げることなく、分散配置されている網状部材１１を、それよりは数の少ないコイル１２により良好に誘導加熱できる。

さらに、この吸着浄化装置１では、容器１３を非導電性としているため、容器１３自体は誘導加熱されない。つまり、吸着浄化装置１の外面温度は誘導加熱により積極的には上昇しないため、取り扱いが簡単であり、配置場所も自由に設定できる。また、このタイプの吸着浄化装置１は、誘導コイル１２を容器１３内に収めているため、小型化が容易であって、しかも、取り扱いやすい。

また、網状部材１１は、個々としては薄く、誘導加熱しやすい。しかも、網状部材１１としてラス金網を用いているため、担体がハニカム構造を有するような吸着浄化装置と比べ、軽量である。担体がハニカム構造体である場合、中心部（深部）の活性炭３０を加熱するために、多くのエネルギーが必要である。これに対し、本実施形態の吸着浄化装置１は、網状部材１１に表面電流を誘起して加熱する方式なので熱変換効率が良い。したがって、活性炭３０および触媒２４を効率よく加熱することができる。

なお、容器１３内の活性炭３０は、拡散により外部流体（空気）Ｆ中の悪臭成分や有害物質を吸着除去することが可能である。したがって、外部流体（空気）Ｆを容器１３に強制的に送りこむファン２は必ずしも必要ではない。また、容器１３の全体が網目状になったり、スリット状になった吸着浄化装置を提供することも可能である。最も簡易な構造の本発明の一形態の吸着浄化装置は、スリット状あるいは網目状の容器に活性炭などの吸着剤と、触媒を担持した担体とが収納されたものである。この吸着浄化装置は、容器を冷蔵庫などに入れて庫内を脱臭でき、脱臭能力が低下したら、家庭用のＩＨヒータなどで容器の内部の担体を誘導加熱することにより、吸着剤を再生させることができる。あるいは、容器を着脱できる再生ユニットであって、容器をセットした状態で高周波磁束を加えやすい構造となった再生ユニットを提供することも可能である。そして、吸着剤を再生する際に有害あるいは悪臭の要因となるガスが発生するのを防止できる。

また、容器にコイルを付けることにより自己再生機能を持った吸着浄化装置を提供することもできる。その際に適用されるコイルの形状は、上記の例に限定されるものではない。容器内に配置したときに、容器内に空気が流通可能な形状のコイルであれば、本実施形態の吸着浄化装置１のコイル１２と置換して採用することができる。

さらに、適当な枚数の網状部材１１とコイル１２とを交互に並べる配置は、分散配置された多くの網状部材１１を、少ないコイル１２により効率的に誘導加熱できる好ましい配置例である。なお、網状部材１１およびコイル１２の数および配置は、上記の例に限定されるものではなく、任意に決定することができる。

図８に、本発明の第２の実施形態にかかる吸着浄化装置１ａを示してある。図９に、この吸着浄化装置１ａを図８の中のIX-IX線に沿って切断した断面図を示してある。この吸着浄化装置１ａは、外形円盤状の複数（８枚）の網状部材１１と、これら網状部材１１を支持する円筒状の非導電性の容器１３と、容器１３の外部に巻かれたコイル１２と、網状部材１１に保持された活性炭３０とを備えている。これら網状部材１１は、それぞれ、容器１３の内径と略同径のラス金網であって、触媒２４を担持している。これら網状部材１１は、円筒状の容器１３内に、この容器１３の軸Ｌと直交するように互いに平行に配置されている。

網状部材１１や触媒２４の材料などを含め、他の構成は、上述した第１の実施形態の吸着浄化装置１と同じであるから、重複する説明は、同符号を付して省略する。この吸着浄化装置１ａにおいても、外部流体Ｆに含まれる悪臭成分や有害物質を活性炭３０に良好に吸着させることができる。また、コイル１２に高周波交流電流を加えることにより、容器１３内の網状部材１１を誘電加熱して、活性炭３０を再生することができる。なお、網状部材１１の数は、これに限定されるものではなく、任意に決定することができる。

図１０に、本発明の第３の実施形態にかかる吸着浄化装置１ｂを示してある。図１１に、この吸着浄化装置１ｂを図１０中XI-XI線に沿って切断した断面図を示してある。この吸着浄化装置１ｂは、筒状の２つの網状部材１１と、これら網状部材１１を覆うように支持する円筒状の非導電性の容器１３と、容器１３の外部に巻かれたコイル１２と、容器１３内に収容された活性炭３０とを備えている。これら網状部材１１は、それぞれ、容器１３の内径と略同径のラス金網であって、触媒２４を担持している。これら網状部材１１は、それぞれの軸Ｌ１が容器１３の軸Ｌと一致するように、容器１３の軸Ｌに沿って配置されている。

網状部材１１や触媒２４の材料などを含め、他の構成は、上述した第１の実施形態の吸着浄化装置１と同じであるから、重複する説明は、同符号を付して省略する。この吸着浄化装置１ｂにおいても、外部流体Ｆに含まれる悪臭成分や有害物質を活性炭３０に良好に吸着させることができる。コイル１２に高周波交流を流すことにより、容器１３内の網状部材１１を誘電加熱して、活性炭３０を再生することができる。

なお、この吸着浄化装置１ｂでは、２つの筒状の網状部材１１を、それぞれの軸Ｌ１が容器の軸Ｌと一致するように同軸上に配置しているが、１枚の長い網状の部材をロール状に巻いたものを容器内に配置しても同様の効果が得られる。また、２つの網状部材１１は、表面積をかせぐため（活性炭３０との接触面積をかせぐため）に、ジグザグ状に曲げられた形状となっているが、ジグザグ状を省略して単に円筒状、同軸状あるいは螺旋状にしてもよい。

図１２に、本発明の第４の実施形態にかかる吸着浄化装置１ｃを示してある。この吸着浄化装置１ｃは、一対の端板１４ａおよび１４ｂを備え、これら端板１４ａおよび１４ｂの間を跨ぐように配置された円筒状の網状部材１１により外周壁が構成される容器１３を備えている。容器１３の内側の内周壁も円筒状の網状部材１１により構成されており、容器１３は断面がドーナッツ状になり、その内部に活性炭３０が保持されている。さらに、容器１３の網状部材１１の外部には、コイル１２が螺旋状に巻かれている。

容器１３の一方の端板１４ａは、その中心に、外部流体（外気）Ｆを端板１４ａおよび１４ｂの間に流入させるための開口１５を有し、容器１３の内部に流入された外気Ｆは、周囲に配置された活性炭３０を通って周囲に放出される。

網状部材１１や触媒２４の材料などを含め、他の構成は、上述した第１の実施形態の吸着浄化装置１と同じであるから、重複する説明は、同符号を付して省略する。この吸着浄化装置１ｃにおいても、外部流体Ｆに含まれる悪臭成分や有害物質を活性炭３０に良好に吸着させることができる。また、網状部材１１を誘電加熱して、活性炭３０を再生することができる。

なお、上記の幾つかの実施形態では、吸着剤として活性炭を用いているが、吸着剤としては、固体表面に物質を吸着して除去できるものであれば良い。そのような吸着剤としては、例えば、シリカゲル、モレキュラシーブ、ゼオライト、活性アルミナなどを挙げることができる。

本発明の吸着浄化装置は、脱臭装置、排ガス浄化装置、ＶＯＣ除去装置を含む空気清浄機のほか、吸着剤に物質を吸着させる装置に、広く用いることができる。

本発明の吸着浄化装置の一例を示す概念図。 図１の吸着浄化装置の容器の内部を示す縦断面図。 図２中III-III線に沿って切断して示す横断面図。 図２中IV-IV線に沿って切断して示す横断面図。 図４中領域Vで囲まれた領域を拡大して示す平面図。 （ａ）は網状部材（網体）の一例を示す断面図であり、（ｂ）は網状部材（網体）の他の一例を示す断面図である。 吸着浄化装置の制御方法の一例を説明するためのフローチャート。 本発明の第２の実施形態にかかる吸着浄化装置を示す断面図。 図８中IX-IX線に沿って切断して示す断面図。 本発明の第３の実施形態にかかる吸着浄化装置を示す断面図。 図１０中XI-XI線に沿って切断して示す断面図。 本発明の第４の実施形態にかかる吸着浄化装置を示す断面図。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ 吸着浄化装置
２ ファン（送風手段）、 ３ 電力供給ユニット（電力供給手段）
１１ 担体（網状部材）、 １２ コイル
１３ 容器、 １４ａ、１４ｂ 端板
２４ 触媒、 ３０ 活性炭（吸着剤）
Ｌ 容器の軸

Claims (10)

1. 吸着剤と、触媒を担持した少なくとも１つの担体とを収容し、流体が流通する容器を有する吸着浄化装置。
2. 請求項１において、さらに、前記担体を誘導加熱するためのコイルを有する吸着浄化装置。
3. 請求項１において、前記担体は、ラス目加工後、エキスパンド加工してなる網状の部材である、吸着浄化装置。
4. 請求項３において、前記網状の部材の間に前記吸着剤が保持されている、吸着浄化装置。
5. 請求項４において、複数の前記網状の部材を有し、それら複数の網状の部材は、前記容器の内部に複数の層をなすように配置されている、吸着浄化装置。
6. 請求項４において、前記網状の部材が前記容器の少なくとも一部を兼ねている、吸着浄化装置。
7. 請求項２において、前記コイルは、空気が流通可能な形状であって、前記容器の内部に配置されている、吸着浄化装置。
8. 請求項２において、前記コイルは、前記容器の外部に巻かれている、吸着浄化装置。
9. 請求項２において、
   前記吸着剤に向けて風を供給する送風手段と、
   前記コイルおよび前記送風手段に電力を供給する電力供給手段と、をさらに有する、吸着浄化装置。
10. 吸着浄化装置の制御方法であって、
    前記吸着浄化装置は、吸着剤と、触媒を担持した少なくとも１つの担体とを収容し、流体が流通する容器と、
    前記担体を誘導加熱するためのコイルとを有し、
    当該制御方法は、前記担体を誘導加熱し、前記吸着剤から離脱した物質を、前記触媒を介して酸化分解させる再生工程を有する、制御方法。

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