JPH04279169A - オゾン脱臭装置 - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば冷蔵庫、エアコ
ン、又は空気清浄器等に搭載されるオゾン脱臭装置に関
するものである。

【０００３】

【従来の技術】この種の脱臭装置としては、従来より（
イ）活性炭のような物理吸着剤を用い、臭気物質を物理
吸着するもの、（ロ）化学反応を利用し、臭気物質を化
学反応によって除去するもの、（ハ）オゾン発生器及び
オゾン分解触媒を備え、オゾン発生器で発生したオゾン
を被処理空気と反応させて悪臭成分を分解除去するもの
等が知られている。

【０００４】このうち、（イ）の装置は、一般には、物
理吸着剤に寿命があるので、適宜に物理吸着剤を交換す
る必要があり、これはユーザにとって非常に手間の掛る
ことであり、また寿命に達した場合の交換時間が分りに
くいという欠点がある。そこで物理吸着剤を再生使用す
る方法として、特開平１−２８７７１号公報に、発熱体
とこの発熱体の外周に取付けた物理吸着剤としての活性
炭繊維とを冷気吸入通路に配設し、必要に応じて物理吸
着剤を加熱再生する方法が開示されている。しかし、こ
の方法は再生するのに高温が必要で、また完全に再生す
るためには長時間を要し、しかも再生時に吸着された悪
臭物質が再放出されるという欠点がある。

【０００５】また、（ロ）の装置も化学吸着剤が消費さ
れるため、寿命があり、化学吸着剤を交換する必要があ
るという欠点がある。

【０００６】（ハ）のオゾンを利用した脱臭装置では、
具体的には、被脱臭処理空間の空気を循環させる流通路
の中に、空気流の上流側から、放電極とこれより面積の
広い対極との間に高電圧を印加してオゾンを発生させる
オゾン発生器、オゾン分解触媒の順に設置され、脱臭し
たいときに外部からの制御によって、オゾン発生器にお
ける放電極と対極との間に、コロナ放電開始電圧より高
くアーク放電の起る電圧より低い電圧を印加してコロナ
放電を起こしオゾンを発生させる。そして、このオゾン
と空気中に含まれる臭気物質とを反応させ、臭気物質を
酸化分解して無臭の物質に変える。この反応で余ったオ
ゾンは、オゾン分解触媒で分解されて酸素に戻り、有害
なオゾンは被脱臭処理空間へは、排出されないようにな
っている。漏出されるオゾン濃度は、労働環境の規制値
では、０．１ＰＰＭ以下にするように指定されている。 このため、オゾンを利用した脱臭装置では、オゾンを脱
臭装置内から、被脱臭処理空間へ漏出させないため、上
述のように、オゾン分解触媒が搭載されているが、被処
理空気量が多い場合には、オゾン分解触媒とオゾンを含
む空気との接触時間が短くなるため、それに応じて、オ
ゾン分解触媒も大量に必要になる。一般にオゾン分解触
媒は、ＳＶ値によってその量が決定される。ＳＶ（Ｓｐ
ａｓｅ　　Ｖｅｒｏｃｉｔｙ　）値は、空気処理量（ｍ
３　／ｈ）を触媒の体積（ｍ３　）で割った値になって
いる。一般にオゾン分解触媒は、ＡＶ値として１０４　
〜１０５　オーダーにすることが好ましい。

【０００７】図９ないし図１３は、エアコンに搭載され
たオゾン脱臭装置の従来例を示している。

【０００８】図９は、エアコン本体の全体図であり、１
１は室内空気を取込む吸気口、１２は温湿度を調節され
た空気を室内に供給する吹出し口である。図１０は、エ
アコン本体の縦断面であり、吸気口１１から取込まれた
空気は、プレフィルタ１３によって大きな埃が除去され
、電気集塵器１４によって埃や煙草の煙が除去される。 また、電気集塵器１４で発生したオゾンにより空気中に
含まれる臭気物質が酸化分解され、この反応で余ったオ
ゾンは酸化マンガンを主体とするオゾン分解触媒２０で
分解されて酸素に戻る。熱交換器２１では、空気の温湿
度が調節され、横流ファン２２により、空気はルーバー
２３で決められた方向に吹出し口１２から室内に供給さ
れるようになっている。オゾン分解触媒２０は発生した
オゾンを長期間に渡って十分に分解させる必要があり、
吹出し口１２でのオゾン濃度を、前述のように安全上０
．１ＰＰＭ以下になるようにするためにはＳＶ＝１０５
（ｈ−１）として厚さが４０ｃｍ程度必要となる。

【０００９】図１１及び図１２は電気集塵器１４を正面
から見た詳細図、図１３は電気集塵器１４の要部縦断面
図である。電気集塵器１４は、プラスチック製のフレー
ム１５に、金属板からなる対極としてのアース電極１７
と埃等に電荷を与える機能を持つ高電圧（＋７ｋＶ程度
）のかかる３００μｍ径程度の金属の細線からなる放電
極１６が取付けられたアイオナイザと、プラスチック製
のフレーム１８とプラスチックのシートに電極を印刷し
、これに２．５ｋＶ程度の電圧をかけてイオン化された
埃等を集塵するコレクタ１９とで構成されている。アイ
オナイザにおける放電極１６とアース電極１７との間隔
は３ｍｍ程度である。コレクタ１９の背面側にオゾン分
解触媒２０が設置されている。

【００１０】アイオナイザは、放電極１６とアース電極
１７との間に、コロナ放電開始限界電圧以上の高電圧（
＋７ｋＶ）がかかり、このため、ここよりオゾンが発生
する。通常は、この発生量は小さく脱臭に使えるほどの
量はでていないが、必要に応じて、この電圧を高くした
り（７〜１０ｋＶ、これ以上の電圧では、この構造のア
イオナイザはアーク放電する）電圧を反転（−荷電）さ
せることによってオゾンの発生量を増やすことができ、
これによってオゾン脱臭をすることができる。従来では
、ここでオゾンを発生させ、この背面側にあるオゾン分
解触媒２０によって脱臭するわけであるが、エアコンで
は、処理風量が大きく、ＳＶ＝１０５　（ｈ−１）とし
ても、前述のように厚さが４０ｃｍ程度で１０リットル
ほどのオゾン分解触媒２０が必要であり、これ以下であ
ると、発生したオゾンが十分に分解されず、エアコンの
吹出し口１２より有害なオゾンが漏出するおそれがある
。 特に初期的には、十分に分解しても、オゾン分解触媒２
０が劣化した場合には、この漏出が大きくなる可能性が
あった。

【００１１】このように、オゾン分解触媒は、寿命があ
り、長期間使用するとオゾンが分解しきれずに漏出する
おそれがある。このため、オゾン分解触媒を必要以上に
搭載しているが、これは装置のコンパクト性が悪くなり
、また、高コストになりユーザーに不利益を与えるもの
である。これを補うため、各種の安全装置が考えられて
いる。例えばオゾンセンサが開発され、これをオゾン分
解触媒の下流側におき、万一オゾンが漏出したとき、こ
れを検出してオゾン発生器を停止させるというものがあ
る。しかしこのオゾンセンサはまだ高価で、民生用とし
ては、まだ使用が限定され、また信頼性の点でも不十分
なものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のオゾン脱臭装置
において、オゾン分解触媒はＳＶ値として１０４　〜１
０５　オーダーにすることが好ましいが、これ以上の処
理風量を通過させると、オゾンは処理しきれずに漏出す
るおそれがある。また初期的には処理できても、時間と
共にオゾン分解触媒が劣化して、オゾンは処理しきれず
に漏出し易くなる可能性があった。このため、余ったオ
ゾンを十分に分解するには、大量のオゾン分解触媒が必
要となりコスト面でもコンパクト性でも不利益を与え、
特に大風量を処理するエアコンや空気清浄器に、このよ
うなオゾン脱臭装置を搭載することは困難であった。

【００１３】そこで、本発明は、脱臭効率がよく、また
オゾンを装置外部へ漏出させることがなく、大風量の空
気を脱臭処理することができるオゾン脱臭装置を提供す
ることを目的とする。

【００１４】［発明の構成］

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、両極間にコロナ放電開始電界強度を超える
空間ができる電圧を印加してオゾンを発生させる放電極
及び対極と、前記コロナ放電開始電界強度を超える空間
を覆うように設置され被処理空気に対して通気性を有す
るオゾン分解触媒とを有することを要旨とする。

【００１６】

【作用】種々の検討の結果、オゾン発生の原理及び脱臭
の原理は、放電極と対極との間に電圧を掛けたとき、こ
の両電極間の空間における放電極の周囲に、コロナ放電
開始電界強度より高い電界が生じ、ここで発生したイオ
ンプラズマが空気と衝突し、このうちの酸素が活性化し
てオゾンが発生することが分った。この空間に被処理空
気を流通させると、オゾンがオゾン脱臭触媒に接触し、
分解されるときに生成する非常に高活性の原子状酸素が
臭気物質と反応して脱臭されることが分った。この原子
状酸素は、オゾン脱臭触媒上に暫く存在し、オゾンの供
給が停止しても暫くは、このオゾン脱臭触媒に臭気物質
を酸化させるだけの能力が残ることが分った。また原子
状酸素はオゾン脱臭触媒上にのみ存在するので、余剰オ
ゾンのように装置外部へ放出されることはない。そこで
、放電極の周囲にできるコロナ放電開始電界強度を超え
る空間を覆うようにオゾン分解触媒を設置することによ
り、オゾン分解触媒が効率的に作用してオゾンを装置外
部へ漏出させることなく、大風量の空気を脱臭処理する
ことが可能となる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１８】図１ないし図３は、本発明の第１実施例を
示す図である。この実施例は、前記図９等に示したエア
コンに適用されている。

【００１９】まず、オゾン脱臭装置の構成を説明すると
、１は金属細線からなる放電極であり、その両側には、
放電極１の表面積よりも大きな面積を有する対極として
のアース電極２が所要間隔をおいて配設されている。こ
の両電極１，２によりオゾン発生器として機能するアイ
オナイザが構成されている。放電極１とアース電極２と
の間に、コロナ放電開始電界強度を超える空間ｅができ
る電圧を印加することによりオゾンが発生するが、この
コロナ放電開始電界強度を超える空間ｅを覆うように、
鞘状のオゾン分解触媒３が設置されている。オゾン分解
触媒３は、シリカペーパ上にマンガン系の触媒を添着さ
せたもので、厚さは２ｍｍ程度であり、多数の通気孔４
が設けられて被処理空気に対しては通気性を有するよう
に構成されている。

【００２０】次に、上述のように構成されたオゾン脱臭
装置の作用を説明する。

【００２１】エアコンの吸気口から吸込まれた塵を含ん
だ被処理空気は、図１の左方向から入り、放電極１とア
ース電極２で構成されるアイオナイザでイオンチャージ
され背面側のコレクタで塵が捕集される。これと同時に
アイオナイザでは、その高圧によるコロナ放電でオゾン
が発生し脱臭が行われる。即ち、放電極１にプラス電圧
が印加されている場合、コロナ放電開始電界強度以上に
なっている空間ｅでは、電子が空気中の酸素を叩き、中
心の放電極１に集中して流れていく。この電子が酸素を
叩くときオゾンが発生するのであるが、この空間ｅは全
てオゾン分解触媒３で覆われており、装置外部へオゾン
が漏出することはない。しかもオゾン分解触媒３上には
オゾン分解のときに生成された高活性の原子状酸素が存
在し、これと臭気物質が反応して少ないオゾン分解触媒
量で効率のよい脱臭が行われる。

【００２２】ここで、コロナ放電開始電界強度を超える
空間ｅの大きさを算出する。平板と、放電極によって構
成される電界は、計算が面倒なので、近似として、同軸
円筒電極で考える。放電線電極の半径ａ、コレクタ電極
半径Ｒの場合の内部電界解析のためのモデルを考える。 空間電荷のない場合には、これは円筒座標系でのラプラ
ス方程式を解くことによって求まる。

【００２３】 　　ポアソンの式は、 　　▽２　＝（１／ｒ）・（δ／δｒ）（ｒ・δφ／δ
ｒ）　　　　　　　　＋（１／ｒ２　）・（δ２　φ／
δθ２　）＋（δ２　φ／δＺ２　）＝−ρ／ε　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　…（１）ここで、ρ：空間電荷
密度、ε：誘電率今、空間電荷密度がなく、しかも電位
φがｒ方向にのみ変化するとすると、式（１）は、 　　（１／ｒ）・（δ／δｒ）（ｒ・δφ／δｒ）＝０
　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）となる。こ
の式を解き、前記モデルの条件を入れると解は次のよう
に求まる。

【００２４】 　　φ＝Ｖ０　・ｌｎ（Ｒ／ｒ）／ｌｎ（Ｒ／ａ）　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）　
　ここで、Ｖ０　：印加電圧 　　Ｅ＝Ｖ０　／ｒ・ｌｎ（Ｒ／ａ）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　…（４）ここで数値を代入し、放電極句半径ａ＝３０
０μｍ、線対平板間距離Ｒ＝３ｍｍ、印加電圧を７ｋＶ
とすると、電界強度Ｅは、 Ｅ＝３０４０／ｒ（Ｖ／ｍ） になる。ここで一般に空気の絶縁破壊電界は、３×１０
６　Ｖ／ｍであることから ｒ＝１．０１×１０−３（ｍ） となる。

【００２５】即ち、半径１ｍｍ以上の円筒上のオゾン分
解触媒を装着すればよいことになり、極めて小さい量の
オゾン分解触媒で、効率よくオゾンによる脱臭が可能と
なる。次いで、図４及び図５には、本発明の第２実施例
を示す。この実施例では、厚さ５ｍｍ程度のハニカム状
のオゾン分解触媒５に、その横方向から円筒状の孔６が
くり抜かれ、その孔６の中心部に放電極１が設置されて
いる。ハニカム状のオゾン分解触媒としては、酸化マン
ガンが添着してあるので、導電性を有しており、このオ
ゾン分解触媒５の全体が対極に兼用されている。孔６の
大きさは、コロナ放電開始電界強度を超える空間ｅより
大きく、このため放電極１との間にアーク放電は起らな
い。しかもこの空間ｅでできたオゾンは全てオゾン分解
触媒５で分解され、装置外部へ漏出することはない。こ
のようにオゾンは局所的に生成されるため、オゾン分解
触媒５の厚さは、従来例のものと比べると極めて小さい
。

【００２６】図６には、本発明の第３実施例を示す。上
記第２実施例と同様のハニカム状のオゾン分解触媒５を
用いた場合、このオゾン分解触媒５に対し、被処理空気
の流れが図の左側からくるとした場合、発生したオゾン
は、すべて右側に流れるため、放電極１から見て左側に
は、オゾン分解触媒５を大量につける必要がない。この
ため、この実施例では、孔６ａが、オゾン分解触媒５の
センターから見て、図の左側に開けられている。この実
施例では、オゾン分解触媒の量が一層少なくて済む。

【００２７】図７には、本発明の第４実施例を示す。上
記第２、第３の実施例では、各放電極１間の部分のオゾ
ン分解触媒５は効果的に利用されていないことから、こ
の実施例では、放電極１の一本一本単位にオゾン分解触
媒５を取付けたものである。またオゾンは図の右側に流
れるため放電極１の左側は、図に示すように露出した孔
６ｂとなっている。このような構成により、オゾン分解
触媒５の量がさらに少なくなる。

【００２８】図８には、本発明の第５実施例を示す。こ
の実施例は、上記第４実施例の変形例に相当し、対極に
兼用されるオゾン分解触媒５における孔６ｂの内側に溶
射により真鍮等の金属膜７をつけて伝導性を向上させた
ものである。

【００２９】なお、上述の各実施例では、オゾン分解触
媒として、マンガン系の触媒を使用したが、オゾンが分
解され、原子状の酸素もしくは、オゾンによって表面に
高酸化性物質を生成し、臭気物質と反応できるものであ
ればその他のものでもよく酸化ニッケル系の触媒や、活
性炭等でもよい。

【００３０】また、本実施例では、エアコンの電気集塵
器を元に説明したが、このようなオゾン発生器を持った
、冷蔵庫、空気清浄器などにも適用が可能である。

【００３１】さらに、本実施例では、放電極はプラス電
圧を印加したが、これは生成した電子が中心の放電極に
向かうため、酸素分子との衝突がこのコロナ放電開始電
界強度以上になっている空間の中だけで起り、オゾンの
発生がこの空間の中だけで起こるためによりオゾン分解
効率がよいことになる。マイナス印加の場合には、放電
極から外側に向って電子が飛ぶのでオゾンの発生箇所が
増加しオゾン分解触媒のオゾン分解効率は下がるが、オ
ゾン発生量は上がるメリットがある。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放電極と対極との間にコロナ放電開始電界強度を超える
空間ができる電圧を印加してオゾンを発生させ、被処理
空気に対して通気性を有するオゾン分解触媒を前記コロ
ナ放電開始電界強度を超える空間を覆うように設置した
ため、オゾンを装置外部へ漏出させることなく効率よく
脱臭することができて風量の大きなエアコン等の搭載用
として好適なオゾン脱臭装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るオゾン脱臭装置の第１実施例を示
す斜視図である。

【図２】図１の横断面図である。

【図３】図１のオゾン分解触媒の部分を拡大して示す側
面図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す斜視図である。

【図５】図４の正面図である。

【図６】本発明の第３実施例を示す正面図である。

【図７】本発明の第４実施例を示す正面図である。

【図８】本発明の第５実施例を示す正面図である。

【図９】従来のエアコンの外観斜視図である。

【図１０】図９のエアコンの内部構成を縦断面で示す構
成図である。

【図１１】図１０のエアコンにおける電気集塵器のアイ
オナイザ部分を示す正面図である。

【図１２】図１０のエアコンにおける電気集塵器のコレ
クタ部分を示す正面図である。

【図１３】図１０のエアコンにおける電気集塵器及びオ
ゾン分解触媒部分の断面図である。

【符号の説明】

１　　放電極 ２　　アース電極（対極） ３，５　　オゾン分解触媒 ４　　通気孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　両極間にコロナ放電開始電界強度を超
   える空間ができる電圧を印加してオゾンを発生させる放
   電極及び対極と、前記コロナ放電開始電界強度を超える
   空間を覆うように設置され被処理空気に対して通気性を
   有するオゾン分解触媒とを有することを特徴とするオゾ
   ン脱臭装置。