JPH01189322A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は脱臭装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より用いられている脱臭装置は、通風路に活性炭等
の脱臭剤が入ったケースを配置し、臭気成分をこの吸着
剤に吸着させて除去する方式のものが用いられている。

この種の脱臭装置としては例えば実開昭４７−２２５６
６号公報にその一例が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、従来の脱臭装置は、臭気成分を活性炭
等の吸着剤に吸着させて除去するものであるが、この場
合吸着剤が濃度の高い被吸着物質にさらされると、短時
間で効果が減少し、長期にわたって脱臭効果を良好に保
持することが困難となる嫌いがある。

本発明は、脱臭効果を長期にわたり良好に保持する脱臭
装置を提供することにある。

光触媒を付加、または吸着剤に光触媒を練込み、光触媒
励起源より放射する励起光で励起すると、犬 成される。

〔作用〕

本発明の脱臭装置は、例えば吸着剤の表面に光触媒層を
形成し、この光触媒層を励起させる光源より光を照射し
て光触媒を励起させ、吸着剤に吸着された臭気成分を分
解して脱臭効果を長期間保持させるものである。すなわ
ち脱臭装置内通風路を通過する臭気成分のうち分解速度
の速い成分は励起光により光触媒表面に生じるＯＨラジ
カルの酸化作用により、すみやかに酸化分解される。こ
の場合、分解速度の遅い臭気成分は吸着剤に吸着される
が、吸着されることにより吸着剤表面の臭気成分の濃度
が高くなるので励起光を繰返し照射させることにより効
率よく除去することができる。

このような動作を行なうことにより吸着剤を常にリフレ
ッシュして脱臭性能を長期間にわたり安定に保つことが
できる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図〜第５図により説明する。１
は吸着材であり、表面積を太き（する目的からハニカム
状に形成し、多数のハニカム状孔２を有している。３は
ハニカム状に形成した吸着材の表面に付加した光触媒で
ある。光触媒３は吸着材１に混練してもよい。４は光触
媒を励起させる励起源である。本実施例においては紫外
線ランプを示している。５は紫外線ランプのソケットで
ある。第２図において、６はハニカム状に形成した吸着
材の周囲に設けた緩衝バンドである。第３　図は第１図
の部分拡大図であり、ハニカム活性炭を形成する吸着材
の表面に金属酸化物から成る光触媒の粒子を示す。７は
吸着材の母材である活性炭である。７ａ、７ｂ、７ｃは
活性炭が有する細孔であり、数十オングストロームの細
孔である。

８は光触媒の微粒子であり、活性炭７の表面に多数付加
させる。この微粒子は数百オングストロームの径をもち
、活性炭の細孔径の１０倍と大きく吸着材の細孔をふさ
がないよう充分の大きさをもつよう選択する。次に光触
媒の作用について説明する。

光触媒となる金属酸化物の粒子は半導体であり、第４図
のＧに示すようなバンドギャップを有している。Ｅは価
電子帯であり、Ｄは伝導帯を示している。この半導体に
紫外線ランプ４から発生する紫外線（ＵＶ：波長＝２５
４ｎｍ）を照射させると価電子帯Ｅにある電子ｅ−が紫
外線（Ｕｖ）のエネルギーを得て伝導帯りに飛び上り、
電子」−が飛び出た正孔ｈ０が価電子帯にできる。この
状態が光触媒の励起状態である。この励起状態における
半導体即ち光触媒の表面からＯＨラジカルが発生する。

正孔（ｈ゛）土表面水酸基（ＯＨ−）　−ＯＨラジカル このＯＨラジカルは酸化力が非常に強い。吸着材にファ
ンデルワールスの力により吸着されている臭気成分で特
に悪臭成分として知られているメチルメルカプタン（Ｃ
Ｈ，ＳＨ）の酸化分解を例にとると、次式の化学反応に
よって酸化分解が起こり悪臭がなくなる。

０Ｈａ８Ｈ＋ＯＨラジカル　→　０ＨＩＳ＋ｆ（１０他
の悪臭成分もＯＨラジカルの酸化力によって酸化分解し
吸着材１に集めた臭気を脱臭することができる。光触媒
としてアナターゼ結晶の酸化チタンを用い、吸着材に活
性炭を用いた時の実験結果を第５図に示す。内容積２５
０ｔの容器にジメチルサルファイドを５ｐｐｍ入れ脱臭
装置を運転したときの臭気ガス残存率、即ちジメチルサ
ルファイドの残存率を求めた結果が第５図である。横軸
に時間を示し、縦軸に臭気ガスの残存率を示す。

人はジメチルサルファイドの自然減衰である。Ｂは吸着
材を用いず金属板にアナターゼ結晶の酸化チタンを付加
し紫外線ランプを点灯したときの減衰特性を示している
。Ｃは吸着材としてノ１ニカム状の活性炭を用い、その
表面にアナターゼ結晶の酸化メタンを付加させたときの
減衰特性を示している。Ｂの特性から光触媒のみ使用し
ても臭気濃度は低下し、脱臭が行なわれていることが判
る。

吸着材を使用すると吸着材に臭気を集めて分解すること
ができるので脱臭のスピードが速くなることが実証でき
た。脱臭は臭気を流しながら紫外線ランプを点灯させ連
続的に脱臭するが、吸着材のファンデルワールス力によ
る吸着が速く行なわれることから、吸着材に臭気成分を
集めてから紫外線ランプを点灯させる間欠照射によって
も脱臭できる。ハニカム状に吸着材を形成すると外周部
はもろ（なるので外周に緩衝バンドを設けることにより
外周部の割れ等を防止でき、実用範囲が広（なる。吸着
材としてはハニカム活性炭を用いる。

ハニカム活性炭は焼成温度が１，０００℃と高温である
ので有機物が含まれないから紫外線照射に対しても充分
実用できるものである。第６図にハニカム活性炭の製造
工程を示す。また第７図にアナターゼ結晶を有するチタ
ニアゾルにハニカム活性炭を浸漬させハニカム活性炭表
面にアナターゼ結晶のチタニア粒子、即ち光触媒を付加
させる工程を示した。吸着材はハニカム活性炭にかぎら
ず吸着材であれば、ゼオライト、多孔質のセラミック、
シリカゲルを用いても同様の脱臭性能が得られる。

光触媒もアナターゼ結晶の酸化チタンにかぎらず酸化チ
タン、酸化タングステン、酸化亜鉛などの金属酸化物の
単体およびその複合体を用いても同様の脱臭性能を得る
ことができる。光触媒を励起させる励起源は次の表に宗
すように光触媒固有のバンドギャップ以上のエネルギー
を与えることが必要である。

吸着材の形状はできるだけ表面積を大きくとることが脱
臭性能の改善となることから、ハニカム状の他にスポン
ジ状、網状、同心円状、同心角状にでき実装する機謹に
合わせて選定できる。また吸着材の吸着性能を低下させ
ないため吸着材表面に付加させる光触媒の粒径は吸着材
の吸着細孔より充分大きくとることが必要である。本発
明による脱臭装置を冷蔵庫に実装した具体例を次に説明
する。

励起させる光源の波長＝上口１ Ｖ 冷蔵庫への実施例を第８図により説明する。第８図は本
発明の脱臭装置を冷蔵庫に設置した場合の一実施例を示
す縦断面図である。

第８図において、９は冷蔵庫、１０は冷凍室、１１は冷
蔵室、１２は冷気通路である。１３は本発明の脱臭装置
で、１４は繊維状活性炭、１５はハニカム状活性炭、１
６はそれぞれの表面に形成した光触媒層、１７は紫外線
ランプ、１８．１９は遮光板を示す。２，０は冷気を発
生する冷却器、２１は冷気送風用ファン、２２は冷凍室
２、冷蔵室１１を区画する中仕切である。

この実施例を示す冷蔵庫では、冷却器２０より生じた冷
気は送風ファン２１の動作により、図の矢印に示すよう
に冷凍室１０および冷蔵室１１より冷気通路１２を通っ
そ循環する。

本発明の脱臭装置１３は冷気通路１２の中にセットされ
、光触媒励起用光源として紫外線ランプ１７を中央にし
てその周辺部に吸着剤としてハニカム状活性炭１５、繊
維状活性炭１４が配置され、それぞれの表面に光触媒層
１６が形成しである。

光触媒１６には例えばゾル状に形成されたアナターゼ型
二酸化チタンに上記の各活性炭１４および１５を浸漬し
、ついで乾燥させた微粉状のアナターゼ型二酸化チタン
が用いられている。

紫外線ランプ１７を点灯せず、通風のみを行なった場合
は各活性炭１４．１５の吸着により脱臭を行なうことに
なる。紫外線ランプエフを点灯すると光触媒層１６が励
起状態となり、各活性炭の吸着した臭気成分を分解する
と同時に通風していれば、流入空気中の臭気も分解する
。

光触媒は光エネルギーを化学的エネルギーに変換する物
質であり、バンドギャップ（二酸化チタンの場合３ｅＶ
、光の波長として約４１０　、　ｍ）以上のエネルギー
を与えると価電子帯にある電子が伝導帯に飛揚して二極
分化した状態となり、伝導体の電子や価電子帯に生じた
正孔が化学的反応を誘引することになる。例えば光触媒
表面に存在する水酸基ＯＨ−が上記の正孔によりラジカ
ルの状態となり、このＯＨラジカルが活性種となり臭気
成分を酸化分解することになる。この場合、臭気成分の
うち分解されやすいものは各活性炭１４．１５に吸着さ
れる前に分解し、分解速度の遅い臭気成分は各活性炭１
４．１５に吸着して濃縮した後、表面の光触媒層１６に
より表面から除々に分解する。

紫外線の照射は連続照射でも、あるいは間欠照射でも何
れを用いてもよい。光触媒の分解量と紫外線の量にはほ
ぼ比例関係があり、紫外線強度を適切に選定することに
より、例えば１日に１〜２時間照射でもあるいは冷蔵庫
の除霜運転時に同期してもよい。

なお光触媒層の材料としてはアナターゼ型二酸化チタン
（Ｔ　ｔ　ｏ、　）の他に酸化亜鉛（ｚ　ｎ　ｏ）、三
酸化タングステン（ＷＯ，）　　等を用いて好結果を得
ることができる。吸着剤としては活性炭の他に、ゼオラ
イト、多孔質セラミック等も使用できる。

本脱臭装置の運転動作を詳細に説明すると、脱臭器に送
風するファンの運転、および吸着材に添加した光触媒を
励起させる光源の運転状況は第９図に示すとおりである
。第９図の横軸は経過時間を示している。縦軸は各運転
動作項目を示す。スタート時をａとすればファン（１）
の運転時間、即ち８〜６間では第９図に示すように吸着
（３）作用を行ない、ｂｗｃ間のファン（１）を停止さ
せている時間は光源（２）を点灯させて吸着材に添加さ
せた光触媒の作用により吸着した臭気成分を分解（４）
させる。ｃ−ｄ間で再びファン（１）を運転させると同
時に光源（２）を消灯させるとｃｗｄ間で再び吸着（３
）が行なわれる。前記吸着（３）と分解（４）を繰り返
すことにより脱臭装置としての作用を成す。なお第９図
に図示していないがファンの運転と同期させ、ファン運
転中は光源も同時に点灯させるようにしても吸着と分解
は同時に行なえるので同様の作用をなす、例えば脱臭装
置運転ボタンを押すとファンと光源は同時に運転でき任
意の時間後脱臭装置を停止させるとファンと光源は同時
に停止と消灯にさせるようにしてもよい。又、光源を間
欠的に点灯させる方マ 法として夕べより一定時間毎に点灯、消灯を繰り返し行
なう方法や１日に１回一定時間点灯させるとか、１日２
回点灯点灯るよう点灯時間を選択できる。さらに本発明
による脱臭装置を実装させる機器特有の運転モードと同
期させて光源の点灯即ち臭気の分解を行なうよう選択で
きる。−例を記すと、冷蔵庫に本脱臭装置を実装し、冷
蔵庫内の冷却器に付く霜を定期的に取る除霜運転時に光
源を点灯させるようにすることもできる。なお光源 袖囃ｐ点灯させるとき光源を吸着材に近づけて設定する
と光源点灯時に吸着材を暖ためるので、吸着材に吸収し
ている臭気成分を追い出す作用があり、吸着材のクリー
ニング効果を高めることができる。実験によれば２ワツ
トの紫外線発生ランプを点灯させ、ファンを停止させる
と吸着材の温度は周辺の温度より１０℃程高（なるので
、ファンを停止させて光源を点灯させると、吸着材を暖
ためる効果があり、熱により臭気成分の追い出しができ
る。光源の出力を高めると、前記吸着材の温度上昇を高
めるのでより効果的である。光源の近くに設ける光触媒
付□吸着材の構造はハニカム状の他にも吸着材の表面を
太きくれる構造としてスポンジ状、あるいは第１０図に
示すよう繊維状活性炭などを用いた金網状、あるいは第
１１図に示すような同心円状、第１２図に示すような通
風孔を抜いた円筒又は平角の厚い板。第１３図に示すよ
うな同心角状の光触媒付吸着材を用いることができる。

第１０図〜第１３図における２２はいずれも複数の通風
孔を示し、２３はいずれも光触媒付吸着材を示す。脱臭
装置の実装にあたり構造はハニカム状、金網状、同心角
状など前記構造体のうち単一の構造体あるいは複数の構
造体を選択して実装することができる。

以上、記したように光触媒を付加させた吸着材を光源な
どの光触媒励起源で適時光触媒を励起させることにより
、吸着材に吸収された臭気を効率よく酸化分解させるこ
とができ、吸着材を常にクリーニングしながら使用する
ことができる。従って脱臭効果を長時間にわたり良好に
保持させることができる。

４キ１升功墳−≠ナー 面に光触媒を付加するか、又は吸着材に光触媒を練込ん
で、その近（に前記光触媒を励起させる励起源を設けた
ことにより吸着材の吸着スピードを有効活用し脱臭スピ
ードを速めるとともに、吸着材に吸着された臭気成分を
連続あるいは断続的に酸化分解させることができ、吸着
材の吸着性を継続させる効果があり、メンテナンスフリ
ーの脱臭装置を提供できる。吸着材に酸化チタン、酸化
タングステン、酸化亜鉛などの金属酸化物の単体または
その複合物を混練したことにより金属酸化物の光触媒作
用により太陽光あるいは可視光によっても吸着材に吸着
した成分を分解させることかできる。従って脱臭は吸着
材の吸着作用で行ない、定期的に前に金属酸化物を有す
る吸着材を太陽光にさらすか、可視光にさらすことによ
り吸着材をリフレッシュさせることができ、これまで行
なわれなかった吸着材の繰返し使用ができる効果が大で
ある。また、吸着材をハニカム構造にしたことにより吸
着材の表面積が大きくとれ、臭気成分をより速く吸着さ
せることができるから脱臭スピードが速くなる効果があ
る。また吸着材の吸着細孔より充分大きい粒径をもつ光
触媒を吸着材表面に付加させることにより、吸着材の吸
着性能をさまたげずに脱臭および臭気の分解ができる。

これはあたかも砂の上に大粒の砂利をひき、上から水を
かけると水は砂に吸着される現象に例えることができ、
このときの水が臭気成分であると考えれば容易に吸着現
象を説明できる。吸着材の再生は砂の上の砂利を緩ため
ると水分は砂利の熱で蒸気となり蒸発する。このときの
蒸気は吸着材から出て（る臭気成分が酸化分解したもの
と考えられ、売気成分を集めておき効率よく脱臭できか
つ吸着材の再生は吸着材表面に付加、あるいは吸着材に
練込んだ光触媒の作用で行なうので再生効果が大である
。光触媒を励起させる光源を吸着材に接して設置するこ
とにより光源の熱で吸着材を暖ためる派生効果があり、
吸着材を暖ためると吸着した臭気成分を吸着材から出し
易くできるので再生スピードを速める効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の脱臭装置の一実施例を示す斜視図、第
２図は他の実施例を示す斜視図、第３図は第１図の部分
拡大断面図、第４図は光触媒の作用の原理を説明する図
、第５図は光触媒の特性図、第６図、第７図は製造工程
のフロー図、第８図は本発明の脱臭袋ａを組込んだ冷蔵
庫の縦断面図、第９図は本発明による脱臭装置の動作を
説明する図、第１０図〜第１３図は本発明の他の実施例
を示す活性炭の斜視図である。 １・・・吸着材、２・・・ハニカム孔、３・・・光触媒
、４・・・光触媒励起源、５・・・ソケット、６・・・
緩衝バンド、７・・・活性炭、８・・・光触媒の微粒子
、９・・・冷蔵庫、１０・・・冷凍室、１１・・・冷蔵
室、１２・・・冷気通路、１３・・・脱臭装置、１４・
・・ハニカム状活性炭、１５・・・繊維状活性炭、１６
・・・光触媒層、１７・・・紫外線ランプ、１８．１９
・・・遮光板、２０・・・冷却器、２１・・・送風ファ
ン、２２・・・通風孔、２３・・・光触媒付吸着材。 （゛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸着材を設置して臭気を除去する脱臭装置において
   、前記臭気成分を吸着する吸着材の表面に光触媒を付加
   した、または吸着材に光触媒を練込んだ部材と、前記光
   触媒を励起させる励起源とを設けたことを特徴とする脱
   臭装置。 ２、吸着材をハニカム状に形成し、ハニカム孔に通風し
   ながら光触媒を励起させる特許請求の範囲第１項に記載
   の脱臭装置。 ３、吸着材をハニカム状に形成し、ハニカム孔に通風し
   ながら臭気成分を吸着して集めておき間欠的に光触媒を
   励起させる特許請求の範囲第１項記載の脱臭装置。 ４、吸着材が活性炭、ゼオライト、多孔質のセラミック
   、シリカゲルの単体またはその複合体から成る特許請求
   の範囲第１項記載の脱臭装置。 ５、光触媒は酸化チタン、酸化タングステン、酸化亜鉛
   などの金属酸化物の単体またはその複合体から成る特許
   請求の範囲第１項記載の脱臭装置。 ６、吸着材の吸着細孔より充分大きい粒径をもつ光触媒
   を吸着材表面に付加させた特許請求の範囲第１項記載の
   脱臭装置。