JP2009136497A - 脱臭装置 - Google Patents

Abstract

【課題】剛性を高くして変形しにくい電極を形成するとともに、安定した放電を得ることができる脱臭装置を提供する。
【解決手段】ファンによって送風される送風経路内に配置された高電圧放電によってオゾンおよび紫外線を発生させる手段と、この高電圧放電手段で発生させた紫外線による光触媒作用で空気中に含まれている臭気成分や有害物質などの分解をおこなう光触媒フィルタを備えた光触媒モジュールとからなり、前記高電圧放電手段における放電電極（６）あるいは対極（７）のうち少なくとも一方の電極と前記光触媒フィルタとの間隙を維持するスペーサ部材（11）とを一体化したことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空気中に含まれている臭気成分や有害物質などを分解して脱臭をおこなう脱臭装置に関する。

近年、住宅の高気密化の進展、屋外空気汚染の定常化により、居住空間内における空気質改善の要望が高まっている。空気質の中でも、タバコ煙の臭気や介護環境などにおける代謝臭気の低減、または建材から発生するＶＯＣ（揮発性有機物）に代表される有害ガス成分の除去に対するニーズは特に大きくなっている。

これらの要望に対して、従来より活性炭に代表される吸着剤による脱臭、あるいは臭気成分を他の薬剤成分と反応させ、臭気の質を変えて臭気を低減する方法が多く採用されてきた。

従来技術のうち、吸着剤による脱臭や有害ガス成分の除去については、吸着量に限界があるため、長期間に亙る使用に際しては脱臭フィルタの交換は不可欠であった。また、脱臭フィルタの寿命期間中であっても、寿命末期には吸着した臭い成分が再び放出されることによる臭気発生の問題があった。

一方、臭気成分を他の薬剤成分と反応させて臭気の質を変え、臭気を低減する方法については、薬剤成分の消耗による吸収薬剤の交換の煩雑さや薬剤成分を臭気環境に放出させる場合の放出量の制御に難点があった。

また、ホルムアルデヒトのような有害ガス成分の分解除去をおこなうには、酸化還元電位の高い触媒反応が必要となるが、オゾンによる酸化分解では完全分解にまで至らず中間分解生成物の段階で止まってしまうため、完全に無害化することは困難であった。

そしてまた、酸化チタンに代表される光触媒に紫外線を照射することにより、上記有害ガス成分を完全に分解することは可能であるが、従来は紫外線光源として、蛍光管ランプを用いており、ランプ寿命がが短いことから交換の必要があるほか、管内に水銀が含まれるため、製品廃棄時の環境負荷の観点からは好ましくなかった。

これらの問題を解決するため、高電圧放電によってオゾンおよび紫外線を発生させる手段と、光触媒作用で空気中に含まれている臭気成分や有害物質などの分解をおこなう光触媒モジュールと、前記高電圧放電手段により発生させたオゾンを分解するオゾン分解手段とを備えた脱臭装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３３９８３９号公報

しかしながら、光触媒は、有機物の分解作用が非常に強く、ほとんどの有機材料を劣化させてしまうので、ガラス、セラミックスなどの無機材料の上に光触媒の薄膜を形成するようにして用いられている。また、酸化チタンを主成分とする光触媒は微量の酸を含んでいることから、これが電極と接触すると酸の作用によって電極に腐食が発生することが知られており、光触媒と電極とは、絶縁性のスペーサによって互いに接触しないように間隔を空けて配置されている。

そして、光触媒の脱臭効果を高めるためには、触媒被膜の表面積を大きくすることが必要であり、さらに、臭気物質を含む空気を通過させるためには、空隙率を大きくする必要があることから、前記無機材料は板状よりも繊維状や発泡形状など外形に対して断面積の小さい形状で形成されている。したがって、前述のように構成された光触媒モジュールは、強度が弱いものであり、応力によって欠けたり割れたりしやすくなる欠点がある。

また、前記電極は、その電気特性から高圧電源のロスを低減するため可能な限り金属部の体積を少なくすることが望ましく、よって肉薄の設計になるが、薄すぎると電極が変形し電極面の箇所によって電極間の距離が変わるために局部的に放電が発生してスパークする不具合がある。

そしてまた、放電は、電極間の距離によって大きく影響されるが、放電電極と対極との距離は、ケース内において複数のスペーサ部材や光触媒モジュールなど多くの部品とともに重ね合わせて配設されることから寸法ばらつきが大きくなり、ユニットごとの性能が大きくばらつく不具合がある。これを防ぐために、電極間の距離を常に一定に保持することが求められている。

本発明は上記の事情を考慮してなされたものであり、剛性を高くして変形しにくい電極を形成するとともに、安定した放電を得ることができる脱臭装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の脱臭装置は、ファンによって送風される送風経路内に配置された高電圧放電によってオゾンおよび紫外線を発生させる手段と、この高電圧放電手段で発生させた紫外線による光触媒作用で空気中に含まれている臭気成分や有害物質などの分解をおこなう光触媒フィルタを備えた光触媒モジュールとからなり、前記高電圧放電手段における放電電極あるいは対極のうち少なくとも一方の電極と前記光触媒フィルタとの間隙を維持するスペーサ部材とを一体化したことを特徴とするものである。

本発明の構成によれば、電極の剛性を高くして、欠けたり割れたり変形することを防ぐことができ、均一で安定した放電をおこなうことができるとともに脱臭効果の高い脱臭装置が得られ、また、部品点数を少なくして組立工程を簡単にすることができる。

以下、図面に基づき本発明の１実施形態について説明する。図１は、家庭内の厨房におけるレンジフードなどに取り付けた脱臭装置（１）の概略図であり、脱臭をおこなう対象エリアに設けた風路（２）内に配設している。この脱臭装置（１）は、光触媒モジュール（３）とオゾン分解触媒（４）とを備え、前記風路（２）内を流通する空気に含まれる臭い分子や有機物質を吸着し脱臭するものである。

光触媒モジュール（３）は、ガラスやセラミックスなどの無機材料からなる基体の表面に、酸化チタンに代表される光触媒粒子を固定した光触媒フィルタ（５）を２枚隣接し、この２枚の光触媒フィルタ（５ａ）（５ｂ）間には、放電電極（６）を立設するとともに、前記光触媒フィルタ（５ａ）（５ｂ）の風上と風下側には、メッシュ電極からなる対極（７ａ）（７ｂ）をそれぞれ配置することで構成されている。

前記放電電極（６）は、その平面図を図２、およびその縦断面図を図３に示すように、長方形状で変形を防止するために０．５ｍｍ厚程度の銅、ステンレス、タングステンなどの薄板金属（６ａ）の内面側をエッチングして幅、厚みとも０．５ｍｍ程度のワイヤ状にした格子（６ｂ）を成形し、形成される多数の角穴（６ｃ）の各辺の中央部から水平面の鉛直方向に突出するピン部（６ｄ）を設けたものであり、前記ピン部（６ｄ）により放電しやすい形状となっている。

一方、対極（７ａ）（７ｂ）は、特に詳細を図示しないが、風路（２）を流れる空気を通し、また電気を通すために、前記放電電極（６）と同様のステンレスなどの薄板をエッチングすることで幅、厚さとも０．５ｍｍ程度のワイヤ状にし、メッシュ電極としたものである。このメッシュ電極は製造が容易なためコスト的にも安価となる利点がある。

なお、前記光触媒モジュール（３）における光触媒フィルタ（５）は、必ずしも２枚隣設せずとも、臭気成分や有害物質が比較的少ない場合には、１枚の光触媒フィルタの前後に対極（７）と放電電極（６）を設ける構成でもよい。

（８）は電源装置であり、トランスなどの高電圧発生部（９）により前記放電電極（６）と各対極（７ａ）（７ｂ）との間に正のパルス状直流高電圧を印加するものであって、この構成により、放電電極（６）と対極（７ａ）（７ｂ）は紫外線発生用の放電手段として機能し、双方の電極間に放電が起きて波長が３８０ｎｍ以下である紫外線が発生する。 また、（10）はファンであり、風路（２）内に前記ファン（10）を風下側として配列することで空気流通を促進し、脱臭作用を助長するものであり、前記ファン（10）の風上側には、特に図示しないが、集塵フィルタを配置するようにしてもよい。

上記脱臭装置（１）は、電源装置（８）に通電して高電圧発生部（９）から放電電極（６）と各対極（７ａ）（７ｂ）との間に高電圧を与えることで電極間に放電が起き、発生した紫外線が光触媒フィルタ（５ａ）（５ｂ）に照射されることで光触媒を活性化させ、発生した活性酸素が風路（２）を流下し、水酸化ラジカル（遊離基）の強い酸化作用で光触媒フィルタ（５ａ）（５ｂ）の表面に付着した臭気ガス成分や有機化合物の結合を分解し、無臭化若しくは低臭気化することで脱臭するものである。

また、菌細胞膜を脆化させ抗菌をおこなうとともに、酸化分解作用によって光触媒フィルタ（５ａ）（５ｂ）表面上の微生物、特に好気性細菌の繁殖を抑制し汚れを分解する。

そしてまた、この放電電極（６）と対極（７）が放電すると、紫外線とともにオゾンが発生するため、前記光触媒モジュール（３）は、紫外線による活性酸素の発生で有機物質を分解させる機能とともに、オゾン発生手段としても機能するものであり、臭気成分を含んだ空気を発生したオゾンと混合し反応させることで臭気成分を酸化分解し脱臭することができる。

光触媒モジュール（３）の風下側には、所定距離を空けて２酸化マンガンを主体にしたハニカム形状の焼結体からなるオゾン分解触媒（４）を設置しており、臭気物質と反応しないでそのまま流下する所定値以上の余剰オゾンを分解するようにしている。なお、オゾン発生手段は、上記の光触媒モジュール（３）によるものだけでなく、沿面放電電極と高電圧トランスを組み合わせたものや電解方式によるものでもよい。

しかして、前述のように酸化チタンを主成分とする光触媒は微量の酸を含んでおり放電電極（６）と接触するとこれを腐食させてしまう怖れがあることから、接触を防止するように間隙を形成する必要がある。そして、光触媒フィルタ（５）と放電電極（６）との間隙を保持する絶縁性のスペーサは、従来は所定厚みのゴム部材を枠状に形成し、これを放電電極（６）と光触媒フィルタ（５）との間に介在させて用いていたが、本発明においては、前記図２、図３に示すように、格子形状を形成して金型にセットした放電電極（６）の周縁部を含む空間にシリコンゴムを射出成形により充填してこれを埋設する、いわゆる、アウトサート成形により、放電電極（６）の外周縁部に枠状のスペーサ部材（11）を設けることにより、放電電極（６）とスペーサ部材（11）とを一体化している。

前記アウトサートによって成形することによって、部品寸法のばらつきが少なくなり、均一で精度の高い電極を作成することができる。

前記スペーサ部材（11）は、ほぼ２ｍｍ程度の厚み寸法を有しており、前記放電電極（６）の前後にそれぞれ約１ｍｍの厚みを設けて一体化されているものであって、光触媒モジュール（３）の詳細構成の縦断面図である図４、およびその分解斜視図である図５に示すように、前記放電電極（６）の周縁を保持するように枠状に形成した中ケース部材（12）によって係合保持されており、この放電電極（６）の上下面には、前記中ケース部材（12）によって水平方向の位置決めがなされた光触媒フィルタ（５ａ）（５ｂ）が当接して配設されている。

これら光触媒フィルタ（５ａ）（５ｂ）の上面および下面には、対極（７ａ）（７ｂ）が配置されており、上方の対極（７ａ）は、前記中ケース部材（12）に形成された段部（12ａ）上に載置され、その外周に突設したリブ（12ｂ）によって位置決めされている。

下方の対極（７ｂ）は、前記中ケース部材（12）の下面に位置し、その底部および外方を受けるように枠状に形成した下ケース部材（13）によって所定位置に保持され、上記のように上下方向に積み重ねられた各部材における最上部の対極（７ａ）の上方周縁部は、上ケース部材（14）の内方への張り出し部（14ａ）で押さえられ、前記上ケース部材（14）と下ケース部材（13）との周縁係合部をネジ（15）で固定することで、前記スペーサ部材（11）と一体化した放電電極（６）、光触媒フィルタ（５ａ）（５ｂ）、スペーサ部材（16）および対極（７ａ）（７ｂ）は、上、下および中ケース部材（14）（13）（12）で形成される空間内に移動することなく確実に保持することができるものである。

そして、前記下ケース部材（13）の下方延設部（13ａ）を利用して、フレーム（17）内に設けたオゾン触媒ケース（18）に保持されたオゾン分解触媒（４）が前記対極（７ｂ）より所定の間隙を有して設けられている。

上記係合構成、および放電電極（６）とシリコンゴムによるスペーサ部材（11）とを一体化することにより、電極としての剛性が向上して変形を防止することができ、均一な放電をおこなうことができるものである。また、放電電極（６）と光触媒フィルタ（５ａ）（５ｂ）とは一定の間隙を保持することができるので、接触することを確実に防止して光触媒の酸による電極の腐食をなくすことができる効果を奏するとともに、スペーサ部材（11）を形成するシリコンゴムの弾性力によって強度の弱い光触媒フィルタ（５）への応力を抑制することで、欠けや割れの発生を減少させることができ、さらに、部品数を少なくできることから組立工程の簡略化を実現できる。

なお、前記実施例においては、スペーサ部材（11）をシリコンゴムで形成したが、これに限らず、発泡ウレタンなどの軟質発泡材料を用い、これをアウトサート成形で一体化するようにしてもよい。このようにすれば、発泡材料はゴムよりもさらに弾性が大きく小さい力で大きく変形するので、ゴム材料よりも電極間距離を一定に保持しやすくなり、光触媒フィルタ（５）を形成するセラミックスへの応力も小さくすることができる。

また、前記上中下のケース部材（14）（12）（13）における厚み寸法と、スペーサ部材（11）の弾性力を考慮した厚み寸法とを調整し、放電電極（６）と光触媒フィルタ（５ａ）（５ｂ）および対極（７ａ）（７ｂ）を重ね合わせて配設した上中下のケース部材（14）（12）（13）の組み込み後の厚み寸法により、スペーサ部材（11）を所定寸法圧縮してケース内に設置するように構成すれば、それぞれの重ね合わせ部分の間に隙を生じさせることなく、放電電極と対極間の距離を一定の寸法に保持することができ、性能の安定した脱臭装置（１）を得ることができる。

そしてまた、前記においては、放電電極（６）とスペーサ部材（11）とを一体化させたが、上面あるいは下面における前記対極（７ａ）（７ｂ）と光触媒フィルタ（５ａ）（５ｂ）との間に介在させるスペーサ部材（16）とを一体化させるようにしてもよいことは言うまでもない。

本発明は以上のように構成されているが、脱臭装置（１）の設置場所については、前記した厨房などの家庭内居住空間に限るものではなく、公共の場所に置かれたゴミ収集場やオフィス内の分煙機、あるいは、家庭用のエアコンや冷蔵庫の内部貯蔵空間の脱臭をおこなうように送風経路に設けられた脱臭装置にも適用できる。

本発明の１実施形態を示す脱臭装置の概略図である。 図１における放電電極の平面図である。 図２の縦断面図である。 図１における光触媒モジュール部分の縦断面図である。 図４の分解斜視図である。

符号の説明

１ 脱臭装置 ２ 風路 ３ 光触媒モジュール
４ オゾン分解触媒 ５ａ、５ｂ 光触媒フィルタ ６ 放電電極
６ａ 薄板金属 ６ｂ 格子 ６ｃ 角穴
６ｄ ピン部 ７ａ、７ｂ 対極 ８ 電源装置
９ 高電圧発生部 10 ファン 11 スペーサ部材
12 中ケース 13 下ケース 14 上ケース
15 ネジ 16 スペーサ部材 17 フレーム
18 オゾン触媒ケース

Claims (6)

1. ファンによって送風される送風経路内に配置された高電圧放電によってオゾンおよび紫外線を発生させる手段と、この高電圧放電手段で発生させた紫外線による光触媒作用で空気中に含まれている臭気成分や有害物質などの分解をおこなう光触媒フィルタを備えた光触媒モジュールとからなり、前記高電圧放電手段における放電電極あるいは対極のうち少なくとも一方の電極と前記光触媒フィルタとの間隙を維持するスペーサ部材とを一体化したことを特徴とする脱臭装置。
2. 高電圧放電手段における２個の対極に対して中央に設置した放電電極とこの放電電極と前記光触媒フィルタとの間隙を維持するスペーサ部材とを一体化したことを特徴とする請求項１記載の脱臭装置。
3. 電極に対してスペーサ部材をアウトサート成形により一体化したことを特徴とする請求項１または２記載の脱臭装置。
4. スペーサ部材としてシリコンゴムを用いたことを特徴とする請求項３記載の脱臭装置。
5. スペーサ部材として軟質発泡材料を用いたことを特徴とする請求項３記載の脱臭装置。
6. 放電電極と光触媒フィルタおよび対極をケース内に配設するものにおいて、放電電極と光触媒フィルタおよび対極とを重ね合わせる際に、スペーサ部材を圧縮してケース内に設置することで、放電電極と対極間の距離を一定の寸法に保持したことを特徴とする請求項１または２記載の脱臭装置。

Images