JP3141659B2 - 脱臭ユニットおよび脱臭機能付空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、臭気の吸着、分解、再
生を自動的にし得るようにした吸着酸化触媒による発熱
体一体型脱臭ユニットに係り、特に室内に存在する臭気
成分の除去機能を有するとともに、暖房運転時の急速暖
房や補助暖房および除湿運転時の室温低下を防止する脱
臭機能付空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和機の脱臭方法は主とし
て、粒状や粉状の活性炭をウレタンフォームなどにバイ
ンダーで接着保持させてある脱臭フィルタを室内機の通
風回路内の流路を横断するように設け、臭いの成分を吸
着する方法が知られている。

【０００３】また、ヒーターと一体化した脱臭装置とし
ては、特開平２−７５３２４号公報に記載されている、
吸着酸化触媒層内にヒーターを埋め込んだ脱臭ユニット
や吸着酸化触媒層をセラミックや金属を基体とする導電
体と分別あるいは一体化した脱臭ユニットなどを空気調
節機に搭載する方法や、実開平３−８３６２１号記載の
耐熱ガラス管を用いたヒーターと吸着酸化触媒とを一体
形成した脱臭装置を空気調和機に搭載する方法なども提
案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の活性炭
による脱臭フィルタ方式は、活性炭の吸着能力に限界が
あり、また雰囲気中の水分がガス吸着の妨げになったり
するために、定期的に交換する必要がある。

【０００５】また、従来のヒーター一体化脱臭装置で提
案されている吸着酸化触媒は、セラミックやガラス質系
基材のヒーター表面への塗布コーティングは可能であっ
たが、金属系基材のヒーター表面に吸着酸化触媒層を塗
布コーティングなどで一体形成をする場合は、金属面に
対する吸着酸化触媒の密着力を充分に得るための有機系
バインダーなどがヒーターの加熱時に炭化分解するため
使用できない。このため、一時的には塗布コーティング
により吸着酸化触媒層を形成できても、経時的に吸着酸
化触媒が剥離すると言った問題があった。

【０００６】また、従来のヒーター一体型脱臭装置は、
前記した内容の事からガラス質系のヒーター基材との一
体化になるため、丸棒形状での使用に限定され臭気との
接触面積が限られてくることから充分な脱臭能力が得ら
れなく、脱臭能力を優先する場合には吸着酸化触媒の成
形体にヒーターを埋め込むか、セラミックス基材を用い
るなどの方法があるがコストが高くつくと言った問題が
あった。

【０００７】また、触媒を活性化し吸着した臭気成分を
分解し同時に再生するためには吸着酸化触媒層を加熱す
る必要があり、そのために一体化したヒーターを加熱し
その熱伝導にて吸着酸化触媒層が加熱され分解再生を行
うものであるが、従来のヒーター一体化脱臭装置を搭載
した空気調和機は、空気調和機の通風回路内にヒーター
一体化脱臭装置が単独で設けられているため、ヒーター
自体の温度分布にばらつきが生じ、吸着した臭気成分を
端部まで完全に分解するためにはかなりの高温にする必
要があった。このため、空気調和機が構成されている熱
可塑性樹脂材料に悪影響を与えると共にワット密度の高
いヒーターが必要となるため電気代も高くつくと言った
問題が生じている。

【０００８】また、従来のヒーター一体化脱臭装置を搭
載した空気調和機は、触媒を活性化し吸着した臭気成分
を分解し同時に再生をするための吸着酸化触媒層への加
熱制御（再成モード）を暖房時に行ったり、一定間隔で
行うと言った制御方法を用いている。しかしながら、実
際に使用される家庭においては個々の家庭で臭気の発生
状態が異なるため、決められた一定間隔での加熱制御で
は臭気発生の多い家庭においては吸着剤が途中で飽和状
態になり、次の加熱制御までの間は臭気の吸着が行われ
ない（つまりは脱臭機能が動作していない）状態になる
と言った問題点もあった。

【０００９】本発明は上記従来技術の課題を解決するた
めになされたものであり、空気中の臭気を吸着し、吸着
した臭気成分を分解すると同時に吸着能力の再生が行わ
れる発熱体一体型脱臭ユニットを金属系基材で可能とし
たものである。

【００１０】また本発明は、臭気成分と発熱体一体型脱
臭ユニットとの接触面積を大きくし、脱臭性能の高性能
化を目的としたものである。

【００１１】また本発明は、ヒーターの温度分布を均一
化する事によりワット密度の低い低入力のヒーターを用
いた発熱体一体型脱臭ユニットを開発し、省エネで高性
能な交換不要の脱臭機能を空気調和機に搭載することを
目的とするものである。

【００１２】また本発明は、個々の家庭における臭気の
状態に応じて吸着酸化触媒層への加熱を実行する制御手
段を設けることを目的としたものである。

【００１３】また本発明の発熱体一体型脱臭ユニット
は、室内機の通風回路内に設けられているため、発熱体
の加熱機能を利用し暖房時の立ち上がりの補助暖房や除
湿運転時の室温低下防止などとしても有効に利用でき
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、臭気成分を吸着する吸着剤と吸着した成分を
加温下で分解する機能を有する酸化触媒とを混合した吸
着酸化触媒層と、吸着酸化触媒層を加熱し再生するため
の発熱体（ヒーター）とを、ほうろう層を介して一体形
成することにより金属基材での発熱体一体型脱臭ユニッ
トを可能としたものである。

【００１５】また本発明は、臭気成分との接触面積を向
上するため、発熱体（ヒーター）に対し断面が両方向に
ヒダを形成し、内壁が発熱体（ヒーター）の一部分以上
密着するように金属部材で発熱体（ヒーター）を被い、
その金属部材表面にほうろう層を介して吸着酸化触媒層
を施し一体形成したものである。

【００１６】また本発明は、ヒーター一体型脱臭ユニッ
トを空気調和機室内機の通風回路内に設けた際にも、吸
着酸化触媒層全体が均一に加温されるようヒーター一体
型脱臭ユニットの背面に反射板を設けたものである。

【００１７】

【００１８】また本発明は、空気中の臭気を吸着し、吸
着した臭気成分を分解すると同時に吸着能力の再生が行
われる発熱体一体型脱臭ユニットを、室内機の通風回路
内に放熱板と共に設けることにより、交換不要の脱臭機
能を効率よく空気調和機に設けると共に、暖房時の補助
暖房や除湿運転時の室温低下防止を行うものである。

【００１９】

【作用】上記手段による作用は、以下の通りである。

【００２０】本発明は、臭気成分を吸着する吸着剤と吸
着した成分を分解する機能を有する酸化触媒とを混合し
た吸着酸化触媒層と吸着剤の再生および酸化触媒の活性
化に必要な加熱源である発熱体（ヒーター）とが、発熱
体表面に形成したほうろう層を介して一体形成すること
により、ガラス質基材以外の金属系材料の発熱体に対し
ても、吸着酸化触媒層が剥離することなく容易に形成す
ることが可能となり、耐熱ガラス管を用いたヒーター一
体化脱臭装置では限られていた形状の自由化が容易に行
うことができる。

【００２１】また、本発明は、金属系基材の発熱体にほ
うろう層を形成することにより、金属系基材の発熱体に
対して吸着酸化触媒層を塗布形成できることから、断面
が両方向にヒダを形成するような形状を有する金属体な
どで発熱体（ヒーター）を被うことも可能となり、脱臭
性能の向上が図れる。

【００２２】また、本発明は、発熱体（ヒーター）一体
型脱臭ユニットの背面に反射板を設けることにより、ほ
ぼ均一な温度分布が得られるため、吸着酸化触媒層の酸
化分解作用や吸着剤の再生が効率よくムラ無く行うこと
が可能となり、ヒーター容量の低入力化や省エネ化およ
び経時的な脱臭性能の低下防止にもつながる。

【００２３】

【００２４】また、本発明は、低入力で効率の良い熱源
を空気調和機の室内機通風回路内に設けることが可能と
なり、暖房時の補助機能や除湿運転時の室温低下防止と
しても有効に利用することができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、添付図面
を参考に説明する。

【００２６】（実施例１）まず、図１により本発明の第
１の実施例について説明する。

【００２７】図１は本発明の実施例における発熱体（ヒ
ーター）一体型脱臭ユニットの構成を示す断面図であ
る。

【００２８】図１において、１は発熱体（ヒーター）一
体型脱臭ユニット、１１は発熱体（ヒーター）、１１ａ
はニクロム線、１１ｂは酸化マグネシウム、１１ｃは金
属パイプ、１２はほうろう層、１３は吸着酸化触媒層で
ある。

【００２９】発熱体（ヒーター）１１は、金属パイプ１
１ｃの中心にニクロム線１１ａがコイル状に収納配置さ
れ、その他の金属パイプ１１ｃ内空間部は隙間が生じな
いように酸化マグネシウムが充填された構成となってい
る。

【００３０】発熱体一体型脱臭ユニット１は、この管状
の発熱体（ヒーター）１１の外周を取り囲むように百数
十ミクロン程度ほうろう層１２を形成し、形成したほう
ろう層１２の外周を取り囲むように、吸着剤と酸化触媒
が混合されている吸着酸化触媒層１３を形成した構造と
なっている。なお、図１では、発熱体（ヒーター）１１
を選択的に駆動する電気回路を省略して示しているが、
ニクロム線１１ａに通電する事により発熱体（ヒータ
ー）１１は加熱される。

【００３１】ほうろう層１２は、金属パイプ１１ｃの表
面の材質により、鉄用ほうろうやアルミ用ほうろうなど
最適なほうろうを選択する。

【００３２】吸着酸化触媒層１３は、ゼオライト系吸着
剤と貴金属系酸化触媒などからなり、空気中の悪臭物質
を吸着すると共に発熱体（ヒーター）１１により加熱さ
れた際には、吸着した臭気物質が放出される過程で活性
化した酸化触媒により酸化分解され無臭化されると同時
に、合わせて吸着剤から臭気物質が放出されるため吸着
剤の再生が行われる。

【００３３】従って、上記構成によれば、金属パイプ１
１ｃの表面にガラス質のほうろう層１２が形成され、吸
着酸化触媒層１３はガラス質の表面に形成されることに
なるため、容易に吸着酸化触媒層１３が剥離したりする
こともない。さらに、悪臭物質は吸着剤で吸着後、発熱
体（ヒーター）１１を作動させ、吸着酸化触媒層１３を
加熱すると、吸着酸化触媒層１３は発熱体（ヒーター）
１１を取り囲むように形成されているため、内部から外
側に向け放射状に均一に加熱することができ、効率の良
い酸化分解および再生を行うことができる。

【００３４】（実施例２）次に、前記発熱体一体型脱臭
ユニットにヒダを設けた本発明の第２の実施例につい
て、図２を用いて説明する。

【００３５】ここで、先の実施例と同一のものについて
は、同一符号を付して説明を省略する。

【００３６】図２において、１４はアルミナイズド鋼で
ある。アルミナイズド鋼１４は、発熱体（ヒーター）１
１の断面に対して両方向にヒダを形成し、内壁が発熱体
（ヒーター）１１表面と一部分以上が密着するようプレ
スカシメなどにより発熱体（ヒーター）１１と一体形成
されている。

【００３７】発熱体一体型脱臭ユニット１は、発熱体
（ヒーター）１１と一体化したアルミナイズド鋼１４の
外周を被うように百数十ミクロン程度のほうろう層１２
を形成し、形成したほうろう層１２をさらに被うよう
に、吸着剤と酸化触媒が混合された吸着酸化触媒層１３
を形成した構造となっている。なお、図２においても、
発熱体（ヒーター）１１を選択的に駆動する電気回路を
省略して示しているが、ニクロム線１１ａに通電する事
により発熱体（ヒーター）１１は加熱され、吸着酸化触
媒層１３の酸化分解および再生を行うことができる。

【００３８】ほうろう層１２は、アルミナイズド鋼１４
に最適なアルミ用ほうろうを選択し形成している。

【００３９】吸着酸化触媒層１３は、ゼオライト系吸着
剤と貴金属系酸化触媒などからなり、空気中の悪臭物質
を吸着すると共に発熱体（ヒーター）１１により加熱さ
れた際には、吸着した臭気物質が放出される過程で活性
化した酸化触媒により酸化分解され無臭化されると同時
に、吸着剤から臭気物質が放出されるため吸着剤の再生
が行われる。

【００４０】従って、上記構成によれば、発熱体（ヒー
ター）１１に対し両方向にヒダを形成するようアルミナ
イズド鋼１４が発熱体（ヒーター）１１と密着カシメさ
れ一体化しているため、発熱体（ヒーター）自体にヒダ
を設けた形状と同様になり、その表面全体に吸着酸化触
媒層１３を施すことにより、吸着層の拡大が図れると共
に臭気物質との接触面積の拡大も行われるため、脱臭性
能の向上を図ることが可能となる。

【００４１】また、アルミナイズド鋼１４の表面にはガ
ラス質のほうろう層１２が形成され、吸着酸化触媒層１
３はガラス質の表面に形成されるため、容易に吸着酸化
触媒層１３が剥離したりすることもない。さらに、アル
ミナイズド鋼１４発熱体（ヒーター）とはプレスカシメ
により密着するよう一体化しているため、吸着酸化触媒
層１３の加熱は効率よく行うことができる。

【００４２】なお、本実施例においては、発熱体（ヒー
ター）１１の両方向にヒダを形成するための基材として
アルミナイズド鋼１４を用いたが、アルミニウムなどの
非鉄系金属基材や鉄系金属基材などを用いてることも可
能である。但しこの際には、その基材に適応したほうろ
うを選択する必要がある。

【００４３】（実施例３）次に、前記発熱体一体型脱臭
ユニット１を背面に反射板を具備して空気調和機の室内
機に設けた本発明の第３の実施例について、図３，図４
を用いて説明する。

【００４４】ここで、先の実施例と同一のものについて
は、同一の符号を付して説明を省略する。

【００４５】図３は発熱体一体型脱臭ユニット１を反射
板１５に固定した状態を示す斜視図である。

【００４６】図３において、１５は反射板、１６は止め
具、１７は温度ヒューズ、１８は過負荷継電気、１９は
リード線である。

【００４７】発熱体一体型脱臭ユニット１は両方向に形
成されたヒダが反射板１５と平行または平行に近い状態
で止め具１６により固定されている。また、発熱体一体
型脱臭ユニット１の上部位置に当たる反射板１５の一部
には温度ヒューズ１７と過負荷継電気１８が設けられて
おり、万一、吸着酸化触媒層１３の酸化分解および再生
時のニクロム線１１ａへの通電に異常が生じ、発熱体１
１や発熱体一体型脱臭ユニット１の温度が異常昇温した
場合には、リード線１９間に設けられたこの温度ヒュー
ズ１７および過負荷継電気１８の２重の安全装置が作動
し、ニクロム線１１ａへの通電を遮断するような安全制
御となっている。

【００４８】図４は、反射板１５に固定した発熱体一体
型脱臭ユニット１を空気調和機の室内機内の送風回路内
に配置した状態を示す断面図である。

【００４９】図４において、５０は送風ファン、５１は
台枠、５２は前面グリル、５３は水受け皿、５４は上下
風向羽根Ａ、５５は上下風向羽根Ｂ、５６は熱交換器、
５７は集じんフィルタ、１０１は空気調和機室内機であ
る。

【００５０】空気調和機室内機１０１の通過回路は矢印
イ方向からロ方向に流れる。即ち、室内の臭気物質を含
んだ空気は送風ファン５０により前面グリル５２の吸入
口から入り、集じんフィルタ５７にて塵埃が除去された
上で、熱交換器５６を介して台枠５１と水受け皿５３間
の吹出し口より上下風向羽根Ａ５４と上下風向羽根Ｂ５
５の角度により上下方向に吹き分けられ室内に吹出され
る。

【００５１】発熱体一体型脱臭ユニット１は反射板１５
に固定された上でその長さ方向が台枠５１に沿うように
配置されるので、送風ファン５０の作動によって空気中
に含まれる臭気物質が吸着酸化触媒層１３に吸着され脱
臭される。

【００５２】吸着された臭気物質は発熱体１１の作動に
より吸着酸化触媒層１３に熱が伝わり、吸着剤より放出
されると同時に酸化触媒が活性化し酸化分解するため無
臭物に転換される。また吸着剤は、臭気物質を放出する
ため吸着性能が初期状態に再生され、再び初期状態と同
様の吸着能力を得ることができる。

【００５３】反射板１５は発熱体一体型脱臭ユニット１
の背面（台枠５１との間）に設けることにより、前記吸
着能力を再生する際の周辺への放熱を抑制し、吸着酸化
触媒層１３の温度分布のばらつきが抑えることができる
と共に、台枠５１への熱影響を低減できる。

【００５４】従って、本発明による発熱体一体型脱臭ユ
ニット１を反射板１５と共に、空気調和機室内機１０１
内の通風回路内に設けることにより、簡単な構成で、脱
臭と再生が繰り返し可能であり、活性炭フィルタのよう
な交換が不要となり、永続的な使用が可能となる。

【００５５】（実施例４）次に、図５を用いて本発明の
第４の実施例について説明する。

【００５６】ここで、先の実施例と同一のものについて
は、同一符号を付して説明を省略する。

【００５７】図５は、空気調和機室内機１０１に設けた
臭気強度検知手段と制御手段を示した外観図である。

【００５８】図５において、２０は臭いセンサ、２１は
電源板、２２は制御用プリント基板であり、発熱体一体
型脱臭ユニット１が前記第３の実施例と同一の構成で空
気調和機室内機１０１の通風回路内に設けられている。

【００５９】臭いセンサ２０は空気調和機室内機１０１
の例えば熱交換器５６上流側表面など発熱体一体型脱臭
ユニット１同様通風回路内に固定されており、臭いセン
サ２０で検知した臭気強度は電源板２１内に設けられた
制御用プリント基板２２内のマイコンに記憶され、あら
かじめ決められた臭気強度に達すると、制御用プリント
基板２２内の制御手段により発熱体１１を加熱するよう
ニクロム線１１ａに通電される制御となっている。

【００６０】従って、個々の家庭内の臭気強度に対応し
た吸着酸化触媒層１３の酸化分解および再生が可能とな
り、効率の良い吸着と再生による脱臭機能を得ることが
できる。

【００６１】また、発熱体一体型脱臭ユニット１の発熱
体１１を空気調和機の暖房時の立ち上がり時や除霜運転
時の補助熱源としても利用できる制御回路とすることに
より、暖房立ち上がり時や除霜運転時の能力向上を図る
ことができる。

【００６２】さらに、空気調和機の除湿運転時において
も発熱体１１を利用できる制御回路とすることにより、
除湿運転時の温度低下の防止としても役立つ。

【００６３】

【発明の効果】上記実施例からも明かのように本発明
は、金属基材の発熱体表面にガラス質のほうろう層を形
成した上で吸着酸化触媒層を施すことにより、耐熱ガラ
スでしか作製できなかった安価な発熱体一体型脱臭ユニ
ットを金属系基材で可能とし、ガラスでは心配であった
輸送時の破損などに対して飛躍的に性能向上を可能とし
た。

【００６４】また本発明は、金属系基材に吸着酸化触媒
層を形成する技術を開発したことにより種々の形状に加
工が可能となり、低コスト化が図れる。

【００６５】また本発明は、発熱体の両方向にヒダを形
成することにより、発熱体一体型脱臭ユニット１本当た
りに保持される吸着剤の量を大幅に向上でき、さらに、
空気中の臭気物質との接触面積を拡大でき、脱臭性能の
向上を図ることができる。

【００６６】また本発明は、発熱体一体型脱臭ユニット
を反射板を設けて、空気調和機室内機の通風回路内に設
置することにより、発熱体一体型脱臭ユニットの加熱時
に周辺への放熱が少なくなり均一な温度分布が得られる
ため、低入力化が可能となり省エネ効果が得られる。

【００６７】また本発明は、一旦脱臭機能を取り付けた
後は、格別メンテナンスを必要とすること無く、長期に
わたって脱臭効果を維持することができる。

【００６８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における脱臭ユニットの断面
図

【図２】本発明の一実施例における発熱体表面に金属ヒ
ダを形成した脱臭ユニットの一部切欠斜視図

【図３】本発明の一実施例における発熱体一体型脱臭ユ
ニットに反射板を具備した状態を示す斜視図

【図４】図３の発熱体一体型脱臭ユニットを具備した空
気調和機の断面図

【図５】本発明の一実施例における臭気強度検知手段と
制御手段を具備した空気調和機内部の正面図

【符号の説明】

１ 発熱体一体型脱臭ユニット １１ 発熱体（ヒーター） １１ａ ニクロム線 １１ｂ 酸化マグネシウム １１ｃ 金属パイプ １２ ほうろう層 １３ 吸着酸化触媒層 １４ アルミナイズド鋼 １５ 反射板 １６ 止め具 １７ 温度ヒューズ １８ 過負荷継電気 １９ リード線 ２０ 臭いセンサ ２１ 電源板 ２２ 制御用プリント基板 ５０ 送風ファン ５１ 台枠 ５２ 前面グリル ５３ 水受け皿 ５４ 上下風向羽根Ａ ５５ 上下風向羽根Ｂ ５６ 熱交換器 ５７ 集じんフィルタ １０１ 空気調和機室内機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栢野 聡 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 中角 英二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 成相 茂 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−21137（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−151026（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−68419（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−83621（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 1/00 B01D 53/86

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 臭気成分を吸着する吸着剤と吸着した成
   分を高温下で分解する機能を有する酸化触媒とを混合し
   た吸着酸化触媒層と、吸着酸化触媒層を加熱し再生する
   ための発熱体とが、ほうろう層を介して一体形成された
   脱臭ユニットにおいて、前記発熱体に対し、断面が両方
   向にヒダを形成し、内壁が前記発熱体の一部分以上に密
   着するように被われた金属系基材の表面に、前記ほうろ
   う層を介して吸着酸化触媒層を施したことを特徴とする
   脱臭ユニット。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発熱体一体型脱臭ユニッ
   トを、室内機の通風回路内に放熱板と共に設けたことを
   特徴とする脱臭機能付空気調和機。