JPH02227118A - 悪臭除去装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は悪臭除去装置、悪臭除去方法、及び、前記悪臭
除去装置を組み込んだ空調機、冷蔵庫並びに家庭用脱臭
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、空気中に含まれる悪臭を除去するための装置及び
方法としては、活性炭のような吸着剤に吸着させて除去
する方法（たとえば実開昭４７−２２５６５号に記載さ
れている）、触媒により燃焼除去する方法（たとえば特
公昭５８−２１５３４号に記載されている）、オゾンに
より酸化除去する方法（たとえば特公昭６３−５２９３
１号に記載されている）、及び光分解する方法等が知ら
れている。

しかしながら、吸着剤により吸着除去するものは、吸着
剤が悪臭成分をある程度吸着すると、吸着能力が低下し
、新品と交換するか、あるいは脱着操作を行って再生し
なければならないという問題があった。

そこで、触媒により悪臭成分を燃焼除去する方法、オゾ
ンにより悪臭成分を酸化除去する方法、及び悪臭成分を
光分解する方法が適用されるようになってきた。これら
の方法は、悪臭成分を分解して除去するため、吸着剤を
用いたときのような、交換・再生の必要がなく、保守が
容易であるという長所を有する。しかし、触媒による燃
焼除去の場合にはガスあるいは触媒を加熱する必要があ
り、また、オゾンによる酸化除去ではオゾン発生器が要
求される。光分解においては、光源が必要である。これ
らの加熱、オゾン発生、光発生のエネルギー源としては
いずれも、−船釣に電気エネルギーが用いられ、これを
熱、オゾン、光という形態に一旦変換するためにエネル
ギー効率が低いという問題があった。

さらに、悪臭除去装置がエアーコンディショナーに取付
けられる場合に、触媒あるいはガスを加熱するというの
は好ましくない。また、オゾンを使用した場合には、未
反応のオゾンの臭気が出るため、さらにこれを除去する
必要が生じる場合もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、上記従来の悪臭除去装置及び方法にお
ける問題点を解決し、悪臭除去能力が低下することなく
、保守が容易であり、またエネルギー効率の良い悪臭除
去装置及び方法等を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記した従来技術の問題点を解決し、悪臭除去能力が低
下することなく、保守が容易であり、かつエネルギー効
率の良い悪臭除去装置を得るという目的は、悪臭成分を
電気エネルギーによって直接分解することにより達成さ
れる。電気エネルギーによって有機化合物が分解できる
ことはすでに知られており、燃料電池に関連して、メタ
ン、エタン、アセチレンの酸化に関する報告がなされて
いる（Ｊ、　Ｂｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、　、１
１７．４４８（１９７０）に記載されている）、また、
固体電解質を触媒反応に応用して、−酸化窒素の分解、
二酸化炭素のメタン化等の反応について報告されている
（触媒、釘。

５２６　（１９８５）の総説に記載されている）。しか
し、このような反応が悪臭除去に適用できることには触
れていない。

発明者らは、種々の悪臭成分に対して研究、評価した結
果本発明に至ったものである。

まず、本発明の悪臭除去装置は、空気中に含まれる悪臭
成分を分解する悪臭除去装置において、両側に一対の電
極を配した水素イオンあるいは酸素イオン導電性の電解
質の少なくとも一方の電極にガス室を設けるとともに前
記悪臭成分を含む空気の導入経路及び、前記電極の間に
電圧を印加する手段を設けたことを特徴とする。そして
、本発明の悪臭除去装置において、前記空気導入経路に
活性炭からなる吸着手段と脱着手段とからなる、空気中
の前記悪臭成分の濃度を高める手段を介在させ、あるい
は前記電極中に吸着材として活性炭を含有させることに
より、悪臭成分の濃度を高めるようにしたり、前記電極
を構成する素材を貴金属あるいは貴金属を含有する素材
とすることが、悪臭除去能力を向上させるうえでより好
ましいものである。また本発明の悪臭除去装置は前記構
造のセルを複数積層する構成とすることによりガス処理
能力のアップ等を図ることができる。また、本発明の悪
臭除去方法は、両側に一対の電極を配した導電性の電解
質の少なくとも一方の電極に設けられたガス室に悪臭成
分を含む空気を導入し、ついで前記ガス室に導入された
悪臭成分を前記電極から供給される電気エネルギーによ
り分解することを特徴とする。そして、本発明の悪臭除
去方法において、前記悪臭除去装置における場合と同様
に、悪臭成分の濃度を高める手段により悪臭成分の濃度
を高めた後に前記電極から供給される電気エネルギーに
より悪臭成分を分解するようにしたり、電極を構成する
素材を貴金属あるいは貴金属を含有する素材とすること
が、悪臭除去効率を向上させる上で望ましい。さらに本
発明の空調機、冷蔵庫及び家庭用脱臭装置は前記悪臭除
去装置を所要部位に組み込んだ構成を有するものである
。

さらに、上記各発明の構成の具体的事例について、以下
に説明する。

ガス成分を電気的エネルギーにより電気的に分解するた
めには、まずガスと触媒と電解質の三者が共存する領域
を形成しなければならない。

電極は、例えば、多孔質炭素基板上に、炭素粉末を貴金
属に担持した触媒を、撥水材としてポリテトラフルオロ
エチレン（ＰＴＦＥと略記される）とともに塗布し、焼
成することにより形成することができる。

前記貴金属としては、白金、ルテニウム、イリジウム、
金、銀等を用いることができるが、好ましくは白金を用
いる。

上記電極を、電極の表面に悪臭成分を含むガスを導入す
ることのできるホルダーに取付け、電解質としての硫酸
中に浸漬し、この電極に約０．８ｖｖｓ、　Ｎ　ＨＥの
電位を印加する。このときの電流値の測定及び排出ガス
の分析を行った結果、−船釣な悪臭成分であるアセトア
ルデヒド、ホルムアルデヒド、エタノール、メタノール
を分解することが可能であることがわかった。

上記したものは電解質として硫酸を用いたものであるが
、実際の使用においては固体である方が装置が簡単であ
り、保守も容易であるため、同様の実験を固体電解質で
あるナフィオン樹脂膜を用いて実施した。その結果、ナ
フィオン樹脂膜を用いた場合にも硫酸を用いた場合と同
様の効果を帰ることができた。

前記電解質としては、硫酸、ナフィオン樹脂膜に限らず
、酸素イオン導電性固体電解質、水素イオン導電性固体
電解質、その他イオン導電性を有するものであれば使用
可能である。ただし、使用する電解質によって反応生成
物が異なり、反応温度、電圧等の運転条件が変化する。

上記のような実験の結果、さらに、空気中に含まれる悪
臭成分の濃度が高いほうが悪臭成分の除去率が高いとい
うことが分かった。そこで、空気中の悪臭成分を一旦吸
着剤に吸着させ、前記吸着剤を７０〜８０℃に加熱して
悪臭成分を脱着させることにより、悪臭成分の濃度を高
めた後に電気エネルギーにより分解する。ただしこの場
合には、吸着剤が必要であり、また吸着・脱着の過程が
増えることになる。

なお前記吸着剤は、具体的には活性炭、ゼオライト、ア
ルミナ、シリカ、ジルコニア、多孔性セラミックス等の
吸着剤で形成される。

また、スペースが取れない等の理由により、吸着材を別
個に取り付けることが適当でない場合には、電極を構成
する素材に前記吸着剤を含有させて、電極に吸着機能を
付与する。また、多量のガスを処理する場合には、これ
らのセル（電解質、電極、ガス室を基本として構成され
る）を複数積層して処理することも可能である。

〔実験例〕

以下に本発明の実験例として詳述するような悪臭除去装
置及び方法を用いて、悪臭の原因となる空気中の有機物
、（アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、エタノール
、メタノール等）を含む空気を導入し、出口ガス中の有
機物濃度をガスクロで分析することにより反応率を求め
てみると、以下の第１〜第３表に示すような結果が得ら
れた。

（本頁以下余白） 第１表 第３表 アセトアルデヒド ホルムアルデヒド エタノール メタノール アセトアルデヒド　　　　　　　５０ ホルムアルデヒド　　　　　　　７３ エタノール　　　　　　　　　　４７ メタノール　　　　　　　　　　７６ 第２表 アセトアルデヒド ホルムアルデヒド エタノール メタノール なお第１表は、以下に述べる実施例１の装置を用い、温
度を８０℃、空気中の有機物の濃度を１％、電極の電位
を約０．８　Ｖ　ｖｓ　ＮＨＥ（標準水素電極）として
反応率を求めた結果である。

また第２表は、実施例２の装置を用い、他の条件は第１
表の場合と同様にして反応率を求めた結果である。

そして第３表は、実施例２の装置を用い、温度を１６０
℃、作用極の電位を可逆水素電極を参照極として、０．
８ＶｖｓＮＨＥとして反応率を求めた結果である。

上記第１〜３表に示すいずれの場合にも、有機物が反応
し、分解していることがわかる。

また、いずれの場合にも、有機物を含有する空気を導入
することにより、電流値の増大が見られた。

次に、実施例１の装置を用い、メタノール濃度の異なる
空気を導入し、その反応率を調べた結果を第４表に示す
。

第４表 メタノール濃度（％）　反応率（％） このように、メタノール濃度が下がるにつれて反応率が
低下する。このことから、濃度が高いほうがよく分解さ
れるということがわかる。したがって、濃度が低く、か
つ高い反応率が要求される場合には、−旦吸着材に吸着
させる等の手段により濃度を高める必要があると考えら
れる。

〔作　用〕

以上述べたように、本発明の悪臭除去装置及び方法にお
いては、悪臭成分を電気エネルギーにより分解するので
、悪臭除去能力の低下を防ぎ、エネルギー効率がよく、
保守も容易である。また空気中の悪臭成分の濃度が低い
場合にも、充分な悪臭除去能力を得ることができるもの
である。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例について詳述する。

〈実施例１〉 炭素粉末上に約２０−ｔ％の白金を担持した触媒にポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥと略記される）ディ
スバージョン及び水を加えてペースト状とし、これを多
孔質炭素基板上に塗布した。ＰＴＦＥ添加量（ＰＴＦＥ
／（触媒十ＰＴＦＥ））は約３０−ｔ％とした。これを
風乾後、１４０°Ｃで２時間乾燥し、３２０°Ｃで３０
分間焼成して電極を得る。電極単位面積当りの白金量は
２■／　ｃｉとする。

これを直径３５ｍｍの円板に切断し、裏面からガスを導
入することのできるＰＴＦＥ製のホルダーに取付け、１
．５Ｍの硫酸中に浸漬する。

対極には白金網を、参照電極には塩橋を介した飽和カロ
メル電極を、それぞれ使用する。

電極間に０．８Ｖ　ｖｓ　ＮＨＥ　（標準水素電極）の
電圧を印加する。

このように電極中に貴金属を含有させること、及び多孔
性の電極を使用することにより、悪臭除去能力を向上さ
せ、前記能力の長期にわたる維持が可能である。

〈実施例２〉 実施例１と同様の電極を用い、電解質としてナフィオン
樹脂膜を用いる。電極２枚によってナフィオン樹脂膜を
挟み、一方を作用極として、裏側に有機物を含む空気を
導入し、他方を対極として１．５Ｍ硫酸中に浸漬する。

その他の部分は実施例１と同様である。

このように固体電解質を用いた場合には、装置を簡単に
することができ、保持も容易である。

〈実施例３〉 実施例１と同様の電極、実施例２と同様の電解質を用い
、作用極には可逆水素電極を参照電極として、０．８Ｖ
ｖｓＮＨＥの電圧を印加する。

〈実施例４〉 実施例３に示された悪臭除去装置において、ナフィオン
樹脂膜を介して一対のガス室を配してなるセルをセパレ
ーターを間に挟んで複数層積層する。この場合の構造図
を第１図に示す。触媒はガス流路となる溝を設けた多孔
質炭素基板の表面に塗布されており、ナフィオン樹脂膜
とはこの触媒面で接する。

セパレーターは緻密な炭素板である。

この一対の電極の一方に悪臭成分を含む空気を導入し、
他方に水蒸気を含む空気を導入できる構造である。悪臭
成分を含むガスが導入される電極が陽極、他方の電極が
陰掻となるように電圧を印加する。悪臭成分を含む空気
と水蒸気を含む空気は、交差して流れる。

〈実施例５〉 実施例１に示す電極の触媒の担体である炭素粉末の代わ
りに、活性炭を用いて電極を作成する。

他の部分は実施例１と同様である。

まず電位を印加しない状態で悪臭成分を含む空気を導入
し、電極中の活性炭に吸着させる。飽和吸着に達した後
に、微量の空気を流しながら、電極間に０．８Ｖ　ｖｓ
、ＮＨＥの電位を印加する。その結果電流が流れ吸着し
ていた悪臭成分が分解される。

電流値が低下し一定となった後、悪臭成分を含む空気を
再度導入すると再び吸着される。

〈実施例６〉 酸素イオン導電性固体電解質、及び水素イオン導電性固
体電解質からなる、一方が閉じた管の外壁及び内壁に白
金電極を焼きつけ、内部に悪臭成分を含有する空気を、
外部には普通の空気をそれぞれ導入できるようにする。

その断面構造図を第２図に示す。

この内壁及び外壁の白金電極の間に電圧を印加しながら
固体電解質の内側に悪臭成分を含む空気を導入すると悪
臭成分が分解される。

〈実施例７〉 第３図に示すように、実施例４に示した積層形の悪臭除
去装置を空調機に取り付ける。悪臭除去装置は熱交換器
の裏面のほぼ全面を覆うように取り付けられている。積
層形の悪臭除去装置はその積層数の増減により、大きさ
を自由に設定できるが、この実施例においては、空調機
の熱交換器とほぼ同じ大きさになるよう積層枚数を選択
する。

陽極となる電極の触媒は実施例４に示したような、担体
に活性炭を用いたものであり、陰極となる電極には比表
面積の小さい、即ち吸着能の小さい炭素粉末を用いる。

空気の流れ方向は陽極、陰極いずれにおいても空調機の
ガス流れ方向と同一にする。こうすることにより、悪臭
成分は分解可能な陽極にのみ吸着し、分解される。また
、陽極、陰極いずれへも空調機のファンにより空気が導
入される。

悪臭除去装置は、一定時間運転して活性炭に悪臭成分を
吸着させ、吸着がほぼ飽和に達した時点で電極間に電圧
を印加し、吸着されていた悪臭成分を分解する。

悪臭成分が分解されたら電圧印加を中止し、再度悪臭成
分の吸着を行わせた後電圧を印加し、分解する。

以上を順次繰り返す。

なお、この実施例においては悪臭除去装置を空調機の熱
交換器の裏面のほぼ全面を覆うように取り付けたが、設
計上その他の必要に応じて、室内空気取り入れ口から清
浄空気吐出口までの間の、空気流れの経路内のいずれに
も取り付けることが可能であり、その取り付は位置に応
じて積層数を選択することができる。

〈実施例８〉 第４図で説明するように、実施例７と同様の悪臭除去装
置を小型化したものを、冷蔵庫の裏面に取り付ける。冷
蔵庫内の悪臭を含有する空気をエアーポンプで悪臭除去
装置に導入し、悪臭成分を分解した後に、再び冷蔵庫に
戻す。

〈実施例９〉 第５図に示すように、実施例７と同様の悪臭除去装置を
小型化したものを用いて、家庭用の脱臭装置を作成する
。脱臭器はファンと悪臭除去装置により構成され、悪臭
除去装置は室内空気取り入れ口から清浄空気吐出口まで
の間の空気流れの経路内に設けられており、ファンによ
り悪臭成分を含む室内空気を吸引し、悪臭除去装置を通
して悪臭を分解、清浄化した空気を再び室内に戻す。

〔効　果〕

以上述べたように、本発明の悪臭除去装置は、両側に一
対の電極を配した導電性の電解質の少なくとも一方の電
極に設けられたガス室に悪臭成分を含む空気を導入する
とともに、前記電極の間に電圧を印加して悪臭成分を分
解するので、簡単な装置でありながらすぐれた悪臭除去
能力を得ることができ、悪臭除去能力が低下することな
く長期にわたり効果が持続する。

また前記悪臭成分は、活性炭に吸着させ、あるいは活性
炭に吸着させた後に脱着させることにより濃度を高めた
後にガス室に導入して分解し、或いは前記電極中に含有
する活性炭よりなる吸着材に吸着させることにより濃度
を高めた後分解するようにすれば、少量の悪臭成分であ
っても分解することができ、よりすぐれた悪臭除去効果
を得ることができる。

また本発明の悪臭除去装置は、両側に一対の電極を配し
た導電性の電解質の少なくとも一方の電極にガス室を設
けるとともに前記ガス室への悪臭成分を含む空気の導入
経路、及び前記電極の間に電圧を印加する手段を設けた
セルを複数積層するようにすれば、多数のセルを積層す
ることにより多量のガスを処理することができるし、ま
た取り付は場所等使用の態様、あるいは環境条件等に合
わせて積層数を任意に選択し、大きさ・処理能力を自由
に設定できるので適用が極めて容易である。

さらに本発明は、両側に一対の電極を配した導電性の電
解質の少なくとも一方の電極に設けられたガス室に、悪
臭成分を含む空気を導入し、次いで前記ガス室に導入さ
れた悪臭成分を前記電極から供給される電気エネルギー
により分解する悪臭除去方法であるから、従来の技術に
おけるような特別の装置を必要とせず装置を簡素化でき
、また電気エネルギーを他の形態に一旦変換するための
エネルギーのロスを排除し、エネルギー効率のよい悪臭
除去装置を提供することができる。

そして本発明の悪臭除去装置を、空調機、冷蔵庫、家庭
用脱臭装置等に設ければ、家庭内における悪臭成分を含
有する空気の悪臭を除去し、家庭内の空気を常に清浄に
保ち健康の促進・維持、住環境の向上に寄与するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の悪臭除去装置を複数層積層したものの
構造説明図、第２図は本発明の悪臭除去装置の一例を示
す断面構造図、第３図は悪臭除去装置を取り付けた空調
機の断面説明図、第４図は悪臭除去装置を取り付けた冷
蔵庫の構造説明図、第５図は悪臭除去装置を取り付けた
家庭用脱臭器の断面説明図である。 １・・・セパレーター、２・・・固体電解質３・・・電
極、４・・・触媒、５・・・空気取り入れ口６・・・熱
交換器、７・・・ファン、８・・・清浄空気吐出口９・
・・エアーポンプ、Ｘ・・・悪臭除去装置Ａ、・・・悪
臭成分含有空気、Ａ２・・・清浄空気第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、空気中に含まれる悪臭成分を分解する悪臭除去装置
   において、水素イオン導電性あるいは酸素イオン導電性
   の電解質を挟んで両側に一対の電極を有し、該電極の一
   方にガス室を設けるとともに、ガス室へ悪臭成分を含む
   空気を導入する経路、及び、前記電極の間に電圧を印加
   する手段を設けたことを特徴とする悪臭除去装置。 ２、空気導入経路に空気中の前記悪臭成分の濃度を高め
   る手段を介在させたことを特徴とする、請求項１記載の
   悪臭除去装置。 ３、悪臭成分の濃度を高める手段が活性炭による吸着手
   段と脱着手段とから構成されていることを特徴とする請
   求項２記載の悪臭除去装置。 ４、電極を構成する素材が吸着剤を含有することを特徴
   とする請求項１記載の悪臭除去装置。 ５、吸着剤が活性炭であることを特徴とする、請求項４
   記載の悪臭除去装置。 ６、電極を構成する素材が貴金属あるいは貴金属を含有
   する素材であることを特徴とする請求項１乃至請求項５
   のいずれかの項に記載の悪臭除去装置。 ７、空気中に含まれる悪臭成分を分解する悪臭除去装置
   において、水素イオン導電性あるいは酸素イオン導電性
   の電解質を挟んで両側に一対の電極を有し、該電極の一
   方にガス室を設けるとともに前記ガス室へ悪臭成分を含
   む空気の導入経路、及び、前記電極の間に電圧を印加す
   る手段を設けたセルを複数積層してなることを特徴とす
   る悪臭除去装置。 ８、水素イオン導電性或は酸素イオン導電性の電解質を
   挟んで両側に一対の電極を設け、該電極の一方にガス室
   を設け、該ガス室に、悪臭成分を含む空気を導入し、つ
   いで前記ガス室に導入された悪臭成分を前記電極から供
   給される電気エネルギーにより分解することを特徴とす
   る悪臭除去方法。 ９、ガス室に導入される悪臭成分を含む空気が、悪臭成
   分の濃度を高める手段により前記悪臭成分の濃度が高め
   られた空気であることを特徴とする請求項８記載の悪臭
   除去方法。 １０、電極中に吸着材が含有されており、前記吸着材に
   悪臭成分を吸着させて濃度を高め、ついで前記悪臭成分
   を電気エネルギーにより分解することを特徴とする請求
   項９記載の悪臭除去方法。 １１、室内空気を本体内に取り入れる空気取り入れ口、
   前記空気取り入れ口より室内空気を本体内に導入する手
   段としてのファン、熱交換器、熱交換された空気を室内
   に戻す空気吐出口を有する空調機において、前記室内空
   気取り入れ口から空気吐出口までの間の空気流通経路内
   に請求項１記載の悪臭除去装置が設けられていることを
   特徴とする空調機。 １２、庫内の悪臭を含有する空気を取り出し悪臭除去装
   置に導入し、悪臭を除去した後の空気を庫内に戻す手段
   としてのエアーポンプを有する冷蔵庫において、前記エ
   アーポンプによる空気流通経路内に請求項１記載の悪臭
   除去装置が設けられていることを特徴とする冷蔵庫。 １３、ファンにより悪臭成分を含む室内空気を室内空気
   取り入れ口から吸引し、悪臭を分解、清浄化した空気を
   、清浄空気吐出口より再び室内に戻す構成を有する家庭
   用脱臭装置において、前記室内空気取り入れ口から前記
   清浄空気吐出口までの間の空気流れの経路内に請求項１
   記載の悪臭除去装置が設けられていることを特徴とする
   家庭用脱臭装置。