JP5196190B2

JP5196190B2 - 脱臭装置

Info

Publication number: JP5196190B2
Application number: JP2009176255A
Authority: JP
Inventors: 一彰喜内
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: JP2011024935A

Description

本発明は、加熱再生型触媒フィルタを用いた脱臭装置に関し、さらに詳しく言えば、触媒フィルタ全体を均一に加熱することができる脱臭装置に関する。

例えば特許文献１に示すように、タバコなどの臭いを除去する脱臭装置は、空気吸込口から筐体内に空気を取り込み、筐体内に設けられた脱臭ユニットにて脱臭したのち、清浄された空気を空気吹出口から室内に向けて排出している。

脱臭ユニットには、用途や使用環境に応じて様々なタイプがあり、その１つに触媒フィルタがある。触媒フィルタとは、ハニカム状のプレートに金属酸化物や貴金属などの触媒を付着させたものからなり、触媒フィルタで臭気を吸着して分解することで、脱臭することができるようになっている。

通常、この種の触媒フィルタは、光や熱などを印加することにより、触媒が活性化され脱臭機能が回復するようになっている。その中でも触媒フィルタを加熱することで、触媒を活性化して、脱臭性能が回復するタイプを加熱再生型と称している。

加熱再生型の触媒フィルタを用いた場合には、触媒フィルタを加熱するためのヒータが必要となる。特許文献１において、ヒータは、例えばシースヒータなどの熱源素子を有する熱伝導板を備え、熱伝導板を触媒フィルタに接触するように配置している。

これによれば、熱伝導板を介して熱が触媒フィルタに効率的に伝達されるようになっている。触媒フィルタを均一に加熱するためには、熱伝導板を触媒フィルタに対して密着させることが好ましいが、密着させた場合、次のような問題が生じる。

触媒フィルタは、空気を通過させることで、臭気が触媒フィルタによって吸着されるが、熱伝導板が触媒フィルタの一方の面に密着していると、触媒フィルタの通気性が低下する場合がある。

また、触媒フィルタを加熱する別の方法として、触媒フィルタの回りの雰囲気を加熱する方法もあるが、空気を無駄に温めるため、非常に効率が悪い。また、熱源素子の高出力化も考えられるが、消費電力や部品コストが嵩むため、好ましくない。

特開２００７−４４４３３号公報

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、触媒フィルタの通気を防ぐことなく、触媒フィルタ全体を均一に加熱できる脱臭装置を提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。請求項１に記載の発明は、空気吸込口から筐体内に吸い込まれた空気を脱臭する脱臭ユニットを有し、上記脱臭ユニットにて清浄された空気を所定の送風手段を介して空気吹出口から筐体外へと排出する脱臭装置において、上記脱臭ユニットは、臭気を吸着して分解する触媒フィルタと、上記触媒フィルタを加熱して活性化させるヒータユニットとを有し、上記ヒータユニットは、表面側に上記触媒フィルタが支持され、通気孔を有する熱伝導板と、上記熱伝導板の裏面側に配置される熱源素子とを有し、上記触媒フィルタと上記熱伝導板との間には、通風するための所定の空隙が設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記熱伝導板は、上記熱源素子を支持するヒータ支持部を有し、上記ヒータ支持部が上記触媒フィルタ側に向かって凸となるように形成されており、上記凸部が上記触媒フィルタに当接することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、触媒フィルタと、触媒フィルタを支持する熱伝導板との間に所定の空隙を設けたことにより、熱伝導板が触媒フィルタの通気を妨げることがなく、その結果、臭気を効率よく吸着することができる。

請求項２に記載の発明によれば、熱源素子を支持するヒータ支持部が触媒フィルタに向かって凸状に張り出されていることにより、熱源素子の熱を触媒フィルタに効率的に伝達しつつ、通気性も確保できる。

本発明の一実施形態に係る脱臭装置の斜視図。上記脱臭装置の要部断面図。上記脱臭装置の脱臭ユニットの斜視図。上記脱臭ユニットの中央縦断面図。上記脱臭ユニットの分解斜視図。上記脱臭ユニットの放熱板の背面図。上記脱臭ユニットのヒータの（ａ）要部断面図および（ｂ）部分拡大図。放熱板とシースヒータの取付状態を説明するための説明図。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこの限りではない。図１および図２を参照して、この脱臭装置１は、全体が合成樹脂製のパネルによって形成される縦長の筐体２を有し、筐体２の前面側には、室内の空気を筐体２内に取り込むための空気吸込口２１が設けられている。

筐体２の上面には、筐体２内で脱臭された空気を再び室内に戻すための空気吹出口２２が設けられている。この例において、空気吹出口２２は、電動スイング式のフラップによって開閉するようになっている。

筐体２の正面上部には、脱臭装置１を操作するための操作パネル２３が設けられている。操作パネル２３には、電源のオンオフボタンのほか、運転モード選択ボタンやタイマー設定ボタン、フィルタ交換時期を教えるＬＥＤランプなども設けられている。

この例において、操作パネル２３には、脱臭装置１の運転を制御するための制御部も含まれる。操作パネル２３の設置場所やボタン類のレイアウトなどは、仕様に応じて任意に選択されてよい。

筐体２内には、空気に含まれるごみを除去する集塵フィルタ３と、空気中の臭気を脱臭する脱臭ユニット４と、オゾン生成ユニット５と、ファン６とを備えている。集塵フィルタ３は、粗粒ゴミを除去するメッシュシートをプリーツ状に折り畳んだプリーツフィルタからなり、筐体２の前面開口部を覆うように着脱自在に設けられている。

この例において、集塵フィルタ３は、粗粒ゴミを除去するためのプリーツフィルタのみから構成されているが、より微細なゴミや微粒子などを捕捉するため、ＨＥＰＡフィルタなどの高性能集塵フィルタを組み合わせてもよい。

図３〜図５を参照して、脱臭ユニット４は、臭気を吸着して分解する触媒フィルタ４０と、触媒フィルタ４０を加熱するヒータユニット５０と、触媒フィルタ４０およびヒータユニット５０を挟むように配置される一対の第１断熱部材６０，６０と、脱臭ユニット４の外周面を覆うように配置される第２断熱部材７０と、各断熱部材６０，６０の他方の側面を覆うように配置される一対の固定パネル８０，８０とを備えている。

なお、上記脱臭ユニット４を構成する触媒フィルタ４０、ヒータ５０、第１断熱部材６０，６０および固定パネル８０，８０には、後述するように通風方向（図４では左右方向）に対して通気性が確保されているので、脱臭ユニット４内には通風方向に沿って空気流路が形成される。

触媒フィルタ４０は、アルミ合金製の通気性を有するハニカムコアボードの表面に酸化マンガンなどの金属酸化物や、プラチナなどの貴金属の触媒を所定の厚さに形成したものからなる。

なお、吸着剤として、活性炭や各種セラミック粉末などをさらに添加してもよい。さらには、抗菌剤や防かび剤などの各種添加物が添加されていてもよい。触媒フィルタ４０は、基本的な形態が加熱再生型であればよく、その他の変形例も本発明に含まれる。

ヒータユニット５０は、触媒フィルタ４０の一方の面（図４では右側面）に沿って配置されるベースフレーム５１（熱伝導板）と、ベースフレーム５１に沿って配置されるシースヒータ５２（熱源素子）と、シースヒータ５２を固定する固定フレーム５３とを備えている。

図６を併せて参照して、ベースフレーム５１は、１枚の金属板をプレス加工したものからなり、触媒フィルタ４０を支持する有底な箱形状に形成されている。ベースフレーム５１は、触媒フィルタ４０の外形とほぼ同じ大きさを有し、その底面には、後述するシースヒータ５２が裏面側（図６では紙面手前側）に配置されるヒータ支持部５１１が設けられている。

この例において、ベースフレーム５１は、通気性を確保するための通気孔５１３と、通気孔５１３と通気孔５１３との間をつなぐ非通気部とを備えている。

ヒータ支持部５１１は、ベースフレーム５１の底面に沿って蛇行するように設けられており、この例ではベースフレーム５１の長手方向（図６では上下方向）に蛇行するように設けられている。

触媒フィルタ４０の通気面に形成される通気孔は、ベースフレーム５１の非通気部で覆われると、通気孔が塞がれてしまう。したがって、触媒フィルタ４０の通気面全体がベースフレーム５１に密着すると、ベースフレーム５１の非通気部で触媒フィルタ４０の通気孔が塞がれてしまい通気効率が低下するおそれがある。

そこで、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、ヒータ支持部５１１は、ベースフレーム５１の底面よりも触媒フィルタ４０の載置面側に向かって凸となるように張り出されている。この例において、ヒータ支持部５１１は、ベースフレーム５１の底面に対して０．５ｍｍだけ外側に張り出されている。

これによれば、触媒フィルタ４０をベースフレーム５１の表面（図７では左側面）に沿って配置すると、触媒フィルタ４０とベースフレーム５１との間に部分的に空隙Ｇが形成されることにより、触媒フィルタ４０の通気孔がベースフレーム５１の非通気部によって塞がれることなく、通気性を確保することができる。

ヒータ支持部５１１には、シースヒータ５２を固定するための固定片５１２が設けられている。図８に示すように、固定片５１２は、ベースフレーム５１の底面の一部をＵ字状に切り欠くことで形成された舌片からなり、シースヒータ５２をヒータ支持部５１１に沿って位置合わせしたのち、固定片５１２をシースヒータ５２に沿って折り曲げることで、シースヒータ５２がベースフレーム５１に固定されるようになっている。

この例において、固定片５１２は、大小異なる形状で１７箇所設けられているが、固定片５１２の形状や数は仕様に応じて任意に変更されてよい。

図６に示すように、ベースフレーム５１には、触媒フィルタ４０の通気性を妨げないようにするための通気孔５１３が多数設けられている。通気孔５１３は、シースヒータ５２の熱がベースフレーム５１に伝わりやすくするため、ヒータ支持部５１１を避けるように設けられている。

この例において、ベースフレーム５１は、通気性を確保するためパンチングメタルが用いられているが、熱伝導性がよく、かつ、通気性が確保された形状であれば、仕様に応じて任意に変更可能である。

ベースフレーム５１の一方の面（図４では左側面）には、触媒フィルタ４０が配置され、他方の面（図４では右側面）には、シースヒータ５２が配置されている。シースヒータ５２は、金属パイプの中央にスパイラル発熱体を配置し、その周囲の空間に熱伝導の良い高絶縁粉末（ともに図示しない）を充填したヒーターであり、ベースフレーム５１に沿って蛇行するように設けられている。

固定フレーム５３は、ベースフレーム５１の外周面に沿って取り付けられるフレーム本体５３１と、シースヒータ５２の反触媒フィルタ４０側の面（図４では右側面）を覆い隠す輻射熱板５３２とを備えている。フレーム本体５３１および輻射熱板５３２はともに金属製である。

フレーム本体５３１は、ベースフレーム５１の外周に沿って合致するように形成された長方形状を呈し、そこに輻射熱板５３２が架け渡されている。輻射熱板５３２は、シースヒータ５２を覆うとともに、シースヒータ５２から照射される輻射熱を効率的に受け止めるため断面Ｃ字状に形成されており、シースヒータ５２の形状に合わせて蛇行して形成されている。なお、反射された輻射熱は、表面が黒色の触媒で覆われた触媒フィルタ４０に吸収されて、触媒フィルタ４０を加熱する。

輻射熱板５３２は、シースヒータ５２の外周面を覆うとともに、シースヒータ５２から輻射される輻射熱を効率的に反射するため断面Ｃ字状に形成されており、シースヒータ５２の形状に合わせて蛇行して形成されている。なお、反射された輻射熱は、表面が黒色の触媒で覆われた触媒フィルタ４０に吸収されて、触媒フィルタ４０を加熱する。

輻射熱板５３２とシースヒータ５２との間には、シースヒータ５２の熱を逃がさないようにするための断熱シート５４が挟まれている。断熱シート５４は、難燃樹脂の発泡体からなり、輻射熱板５３２に沿って蛇行して形成されている。

本発明において、ヒータユニット５０は触媒フィルタ４０の加熱再生に用いられる目的であればよく、その具体的な形状などは、脱臭ユニット３の仕様に応じて任意であってよい。

次に、第１断熱部材６０，６０について説明するが、第１断熱部材６０，６０はともに同一材料で、かつ、同一形状であるため、いずれか一方についてのみ説明し、他方についての説明は省略する。

第１断熱部材６０は、例えば不織布などの通気性を有する所定厚さのシート体からなり、触媒フィルタ４０の外形とほぼ同じ大きさに形成されている。第１断熱部材６０は、触媒フィルタ４０およびヒータユニット５０の各通気面を覆うように配置されている。

より好ましい態様として、第１断熱部材６０は、触媒フィルタ４０およびヒータユニット５０の各通気面に沿ってこれらと直に接触するように配置されていることが好ましい。これによれば、第１断熱部材６０を触媒フィルタ４０もしくはヒータユニット５０に対して直に接触させることで、触媒フィルタ４０をより効率的に加熱することができる。

第１断熱部材６０は、また、触媒フィルタ４０の通風方向（図４では左右方向）に対して平行な方向の通気抵抗をＲ１、通風方向に対して垂直な方向（図４では上下方向）の通気抵抗をＲ２としたとき、Ｒ１＜Ｒ２となるように設計されている。

これによれば、触媒フィルタ４０を加熱する際に、触媒フィルタ４０の周囲で温められた空気が第１断熱部材６０の中を下から上へ移動しにくくなるため、触媒フィルタ４０の上部の温度が下部の温度より高くなるような加熱ムラがなく、触媒フィルタ４０全体を一様に温めることができ、触媒フィルタ４０をさらに効率的に加熱することができる。

また、より断熱効率を高めるために、第１断熱部材６０の通風面に金属メッシュシートなどを貼り合わせてもよい。これによれば、金属メッシュシートがヒータユニット５０からの輻射熱を反射させ、触媒フィルタ４０をさらに加熱することができる。

再び図３〜図５を参照して、第２断熱部材７０は、１本の帯状に形成された合成樹脂の発泡体を脱臭ユニット４の外周面に巻き付けるようにして配置されている。この例において、第２断熱部材７０は、高密度ウレタンなどの断熱性が高い発泡材が用いられているが、これ以外の断熱材であってもよい。これによれば、脱臭ユニット４の外周から外部に逃げる熱をより確実に断熱することができる。

次に、固定パネル８０，８０について説明するが、固定パネル８０，８０も互いに同一形状であるため、いずれか一方についてのみ説明し、他方についての説明は省略する。固定パネル８０は、各第１断熱部材６０，６０の外側面を覆うように取り付けられる金属板からなり、脱臭ユニット４に組み込まれた際に通風方向に通気性を確保するため多数の通気孔が設けられている。

この例において、固定パネル８０は、通気性を有する金属板によって形成されていることで、ヒータユニット５０から照射される輻射熱を反射する輻射熱板も兼務している。これによれば、固定パネル８０にて反射された輻射熱は、触媒フィルタ４０によって吸収さるため、触媒フィルタ４０をさらに加熱することができる。

固定パネル８０，８０同士は、図示しないネジによって互いにネジ止めされることにより、触媒フィルタ４０およびヒータユニット５０を両面から第１断熱材６０，６０で挟み、さらにその外周を第２断熱材７０で囲った状態で一体的に固定される。

図２を再び参照し、オゾン生成ユニット５は、空気吸込口２１から空気吹出口２２に至るまでの筐体２内での空気流路上、この例では、脱臭ユニット４と空気吹出口２２との間に設置されている。オゾン生成ユニット５は、ユニットケース５ａを有し、ユニットケース５ａの内部にはオゾン生成手段としての紫外線ランプ５ｂが設けられている。オゾン生成ユニット５ａは、図示しない制御部によって制御される。

ユニットケース５ａは、金属などの紫外線非透過材料からなり、下面側と上面側とがそれぞれ開放されている。紫外線ランプ５ｂは、ユニットケース５ａの下面側の開口部に隣接して配置されており、電圧が印加されることで、紫外線ランプ５ｂの周囲の雰囲気に低濃度のオゾンガスが生成される。

この例において、オゾン生成手段は紫外線ランプ５ｂが用いられているが、これ以外のオゾン生成手段であってもよい。本発明において、オゾン生成ユニット５は任意的事項であり、上述した脱臭ユニット３を備えていることが前提条件となる。

ファン６は、ファン本体６ａと、ファン本体６ａを駆動するファンモータ６ｂとを有し、図示しない制御部によって駆動が制御されている。ファン本体６ａは、この例において、ラジアルファン（シロッコファン）からなり、負圧側が脱臭ユニット３の背面側に隣接して配置されている。

ファン６には、吸引効率を高めるためのベルマウス６ｃが設けられているが、ベルマウス６ｃの具体的な構成は、本発明において任意であってよい。この例において、ファン本体６ａは、ラジアルファンが用いられているが、空気吸込口２１から空気を吸い込み、筐体２内を通って空気吹出口２２から吹き出し可能なファン性能を備えていれば、そのファンの構成は任意であってよい。

次に、図２を参照しながら、脱臭装置１の使用手順の一例について説明する。図示しない電源スイッチが押されると、制御部は、ファン６を駆動する。これにより、空気吸込口２１から筐体２内に空気が吸い込まれる。

筐体２内に吸い込まれた空気は、まず、集塵フィルタ３を通過し、粗粒なゴミが除去される。次に、前面側（図２では左側）の第１断熱部材６０を通過したのち、触媒フィルタ４０を通過することにより、臭気が触媒フィルタ４０によって吸着除去される。

触媒フィルタ４０を通過した空気は、背面側（図２では右側）の第１断熱部材６０を通過したのち、ファン６を経由してオゾン生成ユニット５に運ばれる。オゾン生成ユニット５の下面側から取り込まれた空気は、オゾンガスによって生成されるＯラジカルと混ざることで酸化分解され清浄される。

しかるのち、清浄された空気はオゾン生成ユニット５の上面側を通り筐体２の上部に持ち上げられた空気は、空気吹出口２２を経て室内に戻される。以上が、一連の脱臭工程である。

制御部は、図示しないタイマーを有し、触媒フィルタ４０の駆動時間を図ることで、所定の駆動時間が経過すると、自動的に触媒フィルタ４０の加熱再生工程を行う。加熱再生工程において、制御部は、まず、駆動中のファン６を停止してから、ヒータユニット５０に通電してヒータユニット５０を加熱する。

ヒータユニット５０が加熱されることで、隣接する触媒フィルタ４０が徐々に加熱される。その際、触媒フィルタ４０の両面には、第１断熱部材６０，６０によって覆われているため、熱が外に放熱されることなく、触媒フィルタ４０を効率的に加熱、保温することができる。

さらには、ヒータユニット５０から電磁波などとして照射された熱エネルギーは、固定パネル８０によって反射されるため、無駄なく、触媒フィルタ４０を加熱することができる。

制御部は、図示しない温度センサにて触媒フィルタ４０の温度を監視し続け、設定温度になると、タイマーで所定の保持時間に基づき触媒フィルタ４０を加熱保持する。

タイマーが設定時間経過すると、制御部は、ヒータユニット５０への通電を止めるとともに、触媒フィルタ４０の駆動時間タイマーを「０」にリセットしたのち、一連の加熱再生工程を終える。その後、ファン６が駆動される。

この例において、加熱再生工程は、脱臭工程中とは別工程で行われているが、脱臭工程中に行ってもよい。その場合、第１断熱部材６０，６０には、空気が流れるため、触媒ユニット４０は比較的低温で制御される。また、排出される空気も暖められるため、排気温度を管理することが好ましい。

この例において、脱臭装置１は、あくまで脱臭を専用に行う装置を例にとって説明したが、本発明の脱臭装置１は、例えばエアコンや冷蔵庫、加湿器などの一部として組み込まれていてもよい。上述した脱臭ユニット３を備えていれば、その用途は仕様に応じて任意に設定できる。

１脱臭装置
２筐体
２１空気吸込口
２２空気吹出口
２３操作パネル
３集塵フィルタ
４脱臭ユニット
４０触媒フィルタ
５０ヒータユニット
５１ベースフレーム
５１１ヒータ支持部
５１２固定片
５２シースヒータ
５３固定フレーム
６０第１断熱部材
７０第２断熱部材
８０固定パネル
５オゾン生成ユニット
６ファン
Ｇ空隙

Claims

空気吸込口から筐体内に吸い込まれた空気を脱臭する脱臭ユニットを有し、上記脱臭ユニットにて清浄された空気を所定の送風手段を介して空気吹出口から筐体外へと排出する脱臭装置において、
上記脱臭ユニットは、臭気を吸着して分解する触媒フィルタと、上記触媒フィルタを加熱して活性化させるヒータユニットとを有し、上記ヒータユニットは、表面側に上記触媒フィルタが支持され、通気孔を有する熱伝導板と、上記熱伝導板の裏面側に配置される熱源素子とを有し、上記触媒フィルタと上記熱伝導板との間には、通風するための所定の空隙が設けられていることを特徴とする脱臭装置。
上記熱伝導板は、上記熱源素子を支持するヒータ支持部を有し、上記ヒータ支持部が上記触媒フィルタ側に向かって凸となるように形成されており、上記凸部が上記触媒フィルタに当接することを特徴とする請求項１に記載の脱臭装置。