換気装置及び換気装置の有害物質除去方法
【課題】 安定して窒素酸化物などの有害物質を除去することのできる換気装置（空調装置も含む）を得ることを目的とする。
【解決手段】 取り込んだ空気の流れる通路方向を遮るように吸着部を配設し、この吸着部を白金および二酸化マンガンを担持したハニカム状吸着剤として、この吸着部をモータにより通路の空気の流れる方向を軸として回転させ、空気中の窒素酸化物、揮発性有機化合物の吸着除去と水素により吸着窒素酸化物を還元分解とを順次行って、吸着部の自動再生を行う。
【解決手段】 取り込んだ空気の流れる通路方向を遮るように吸着部を配設し、この吸着部を白金および二酸化マンガンを担持したハニカム状吸着剤として、この吸着部をモータにより通路の空気の流れる方向を軸として回転させ、空気中の窒素酸化物、揮発性有機化合物の吸着除去と水素により吸着窒素酸化物を還元分解とを順次行って、吸着部の自動再生を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、窒素酸化物や揮発性有機化合物などの有害物質を除去する機能を有する空調装置または換気装置及び換気装置の有害物質除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の換気装置では、熱交換素子を通過した外気を窒素酸化物除去フィルターとして設けられた添着活性炭に通過させ、室内へ窒素酸化物が流入するのを防ぐ方式が採用されており、この添着活性炭で構成されたフィルターを間欠的に加熱によって再生するようにしている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１１１１１８号公報（［0009］〜［0014］、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の換気装置にあっては、窒素酸化物除去フィルターを加熱再生する場合に、フィルター表面が高温になるため、フィルター表面に燃えやすい物体（綿埃など）が付着していないことが前提となり動作に著しい制限があった。また、加熱再生した直後のフィルター温度が高い時には、フィルターの吸着能力が低下し、窒素酸化物を効率的に捕捉できないといった問題があった。更に、吸着剤を再生する場合に室内への給気を停止しなければならなく、常時換気ができないといった問題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、安定して窒素酸化物などの有害物質を除去する換気装置（空調装置も含む）を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る換気装置は、送風機により外気を取り込むまたは外気を取り込み室内の空気と交換する換気装置において、取り込んだ空気の流れる通路方向を遮るように配設され、少なくとも窒素酸化物または揮発性有機化合物のいずれかの吸着剤を保持させた吸着部と、前記通路の空気の流れる方向を軸として前記吸着部を回転させる駆動部と、前記吸着剤に吸着した窒素酸化物または揮発性有機化合物を除去するためのガス供給部とを備え、該ガス供給部を前記吸着部の一部に近接配置したことを特徴とするものである。
【０００７】
この発明に係る換気装置の有害物質除去方法は、送風機により外気を取り込むまたは外気を取り込み室内の空気と交換する換気装置において、取り込んだ空気の流れる通路を遮るように配設された少なくとも窒素酸化物または揮発性有機化合物のいずれかの吸着剤に、前記吸着剤に応じて空気中の少なくとも窒素酸化物または揮発性有機化合物のいずれかを吸着させて室内に空気を導入する工程と前記吸着された窒素酸化物または揮発性有機化合物をガスによって除去する工程とを備え、前記窒素酸化物または揮発性有機化合物を吸着させた部位を順次移動させて除去することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る換気装置及び有害物質除去方法は、取り込んだ空気から、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、窒素酸化物や揮発性有機化合物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１による換気装置について、図を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態１による換気装置を示す構成図で、図中(a)は全体構成図、図中(b)は(a)中のＡ−Ａ方向から見た触媒ロータ１の周辺構成を示した図である。図において、換気装置の左側が室外、右側が室内である。換気装置は仕切壁１１により送風の通路が吸気側、排気側に上下二分され、２つの通路１２および通路１３を形成する。さらに、軸方向に通気性を有するハニカム構造の触媒ロータ１を、通路１２および通路１３を遮るように仕切壁１１に貫設する。触媒ロータ１は触媒回転モータ２に接続されており、所定の回転速度で連続的に、または、ステップ状に回転する。ここでは送風の通路を円筒状としているが、円筒状に限るものではなく、直方体形状の通路等であってもよい。この場合、触媒ロータ１の設置部のみ円筒状にする等により触媒ロータは回転可能である。
吸気側の通路１２には、除塵フィルター３、触媒ロータ１、第１の送風機４が配置される。一方、排気側の通路１３には、第２の送風機５、ガス供給部６、触媒ロータ１が配置される。ガス供給部６は、オゾン供給部６１と水素供給部６２から構成され、オゾン供給部６１はオゾン発生器８を介して水電解装置７に接続され、水素供給部６２は水電解装置７に直接接続されている。ガス供給部６は触媒ロータ１の所定の領域に対して均一に水素またはオゾンを吹き付けるような構造になっている。例えば、触媒ロータ１に対向している面は均一にガスを放出できるように穴開き構造となっている。また、ガス供給部６は、ゴム、樹脂などの柔軟性を有する材料で作られた枠体を介して触媒ロータ１と接触するように作られており、触媒ロータ１とガス供給部６の隙間から水素またはオゾンが漏れ出ないようにしている。なお、必ず接触している必要はなく、触媒ロータ１とガス供給部６の隙間から漏れでない程度の隙間があってもよい。
【００１０】
図２は触媒ロータ１の構成を示す模式図で、図中(a)は、装置のハニカム構造を示す図、(b)は触媒が配置された状態を示す図である。図２において、触媒ロータ１のハニカム体1aの表面にゼオライトや活性炭などの吸着剤１bを塗布あるいは表面処理により付着され、さらに、その吸着剤表面に窒素酸化物を還元分解するための白金、および揮発性有機化合物を酸化分解するための二酸化マンガンなどの触媒１cが添着されたものである。
【００１１】
次に動作について説明する。まず、吸気側の通路１２では、第１の送風機４を稼動させ、室外の空気１０を吸い込み、除塵フィルター３により空気１０は粒子成分を取り除かれた状態になる。この状態で触媒ロータ１に入ると、触媒ロータ１では空気１０中の窒素酸化物と揮発性有機化合物が吸着除去され、室内へ吹き出される。よって、窒素酸化物と揮発性有機化合物が除去された空気９が室内に供給される。
一方、排気側の通路１３では、第２の送風機５を稼動させ、室内の汚れた空気１４を吸い込み、触媒ロータ１に導く。前述した吸気側通路１２で吸着した窒素酸化物と揮発性有機化合物がロータの回転とともに通路１３側に移動し、水電解装置７によって生成された水素によって窒素酸化物が還元分解され、触媒ロータ１に供給された空気と共に、室外に放出される。同時に、水電解装置７によって生成された酸素がオゾン発生器８によってオゾン化酸素に変換され、そのオゾンによって揮発性有機化合物が酸化分解され、これら分解生成物（ＣＯ2，Ｈ2Ｏ等）は、触媒ロータ１に供給された空気と共に、室外に放出される。
この操作により、触媒ロータ１の表面に付着した窒素酸化物や揮発性有機化合物は除去され、触媒ロータ１の表面が初期状態に戻される。これらの一連の動作を繰り返すことにより、常に、室内には窒素酸化物や揮発性有機化合物が除去された清浄な空気９が供給される。
【００１２】
次に、水電解装置７による水素および酸素生成動作について図３を用いて説明する。図３は、水電解装置の構成を示す図で、図において、吸湿体からなる固体電解質体７１の表面に形成された陽極部７２と陰極部７４との間に、陽極用給電体７３と陰極用給電体７５を介して直流電圧を印加する。これにより、固体電解質７１に吸収された水蒸気が電気分解され、陽極部７２において酸素７６が発生し、陰極部７４において水素７７が発生する。固体電解質体７１には通常吸水性が非常に大きいナフィオン膜を使用する。また、陽極部７２に含有させる酸化触媒としては、白金、ロジウム、イリジウム等酸素過電圧の小さい金属もしくはこれらの化合物が望ましく、これらのうちの１種もしくは２種以上の混合物を使用する。一方、陰極部７４の母材としては、白金、ルテニウム、パラジウム等の水素過電圧の小さい金属もしくはこれらの化合物が望ましく、これらのうちの１種もしくは２種以上の混合物を使用する。なお、固体電解質体７１に供給される水蒸気は、室内の空気を利用することにより安定的に水蒸気を供給できるので、水電解装置７は排気側の通路１３に設置することが望ましい。また、別途、水蒸気を供給するようにしてもよい。
【００１３】
次に、水素を用いた窒素酸化物の還元分解方法とオゾンを用いた揮発性有機化合物の酸化分解方法について述べる。窒素酸化物が吸着した白金担持吸着剤の表面に水素が供給されると、白金の触媒作用により窒素酸化物から酸素が引き抜かれ、窒素酸化物は窒素に還元される。一方、揮発性有機化合物が吸着した二酸化マンガン担持吸着剤の表面にオゾンが供給されると、オゾンは二酸化マンガンの触媒作用により酸素原子と酸素分子に分解される。その酸素原子が揮発性有機化合物を炭酸ガスと水に酸化される。なお、本装置では、オゾンを生成する際に酸素を使用しているため、オゾン発生時に窒素酸化物の生成はない。また、このように還元力を有する水素と酸化力を有するオゾンを利用するため、ある領域に同時に供給すると、水素とオゾンが反応してしまい、窒素酸化物や揮発性有機化合物の分解性能が低下する。このため、水素とオゾンの供給部は図１中(b)に示されるように分けて構成することが望ましい。さらに、水素供給部６２とオゾン供給部６１の間に空間を備えるようにすることにより、先の処理で触媒ロータ１上に残留した水素、水素を吸着した物質などがハニカム構造体の個々の通路を介して一旦空気で排気されるので、水素とオゾンの無効反応を抑えることができ、水素およびオゾンの利用効率を高めることができる。
【００１４】
なお、上記説明では、図１においてガス供給部６のみを排気側の通路１３に設置するものを示したが、図４に示すように、ガス供給部６、水電解装置７、オゾン発生器８を一体化したガス清浄化部１６を排気側の通路１３に配置してもよく、同じ作用効果を奏することは言うまでもない。この際、触媒ロータ１に供給されるオゾンと水素が分離できるようにオゾン供給部と水素供給部とは分離部６３等を用いて分離しておくことが、上述のとおり必要である。
【００１５】
以上のように、この実施の形態１においては、吸気側で触媒ロータ１により窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去し、排気側で触媒ロータ１を水素およびオゾンで再生できることにより、常時、清浄な空気を室内に供給することができる。また、窒素酸化物や揮発性有機化合物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が飛躍的に向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる。更に、水素とオゾンの供給部を分離することにより、水電解装置７で生成した水素とオゾンを有効に利用することができ、触媒ロータ１の再生に必要なエネルギーを低減することができる。更に、触媒ロータ１に一定間隔でオゾンを供給していることにより、オゾンの殺菌力を用いて触媒ロータ１表面に付着した微生物を殺すことができ、触媒ロータ１の衛生性を維持できる。
【００１６】
この実施の形態によれば、換気・空調装置に、装置内に取り込む空気が流れる流路に、白金および二酸化マンガンを担持したハニカム状吸着剤、吸着剤回転用モータ、水電解装置、オゾン発生器、水素供給部、オゾン供給部から構成される有害物質除去部を取り付けるようにしたことにより、取り込んだ空気から、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、窒素酸化物や揮発性有機化合物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【００１７】
実施の形態２．
揮発性有機化合物の問題が少ない場合の実施の形態について図を用いて説明する。
図５は本発明の実施の形態２による換気装置を示す構成図で、図中(a)は全体構成図、図中(b)は(a)中のＢ−Ｂ方向から見た触媒ロータ１の周辺構成を示した図である。この図のように触媒ロータ１へのオゾンの供給をしないようにしてもよい。この例では、水電解装置７によって生成された酸素をオゾン化するオゾン発生器８を取り外し、酸素の供給先を吸気側の通路１２としたものである。
【００１８】
この構成によれば、外気よりも酸素濃度を若干高くした空気を室内に供給できるので、室内の酸素濃度低下を防ぐことができ、室内環境をより快適なものにすることができる。なお、本装置では、室内への吸気と室内からの排気を同時に行っているため、過剰に酸素が室内に供給される、すなわち酸素濃度がパーセントオーダで増加することはなく、高濃度酸素障害を引き起こすことはない。
また、実施の形態１と同様に、取り込んだ空気から、揮発性有機化合物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、揮発性有機化合物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【００１９】
実施の形態３．
以下に、実施の形態３について、図を用いて説明する。実施の形態１の図１では、水電解装置７を排気側の通路１３に設置することにより、水電解装置７の固体電解質体７１に安定的に水蒸気を供給するように構成したが、本実施の形態３の図６に示すように水電解装置７から突出している固体電解質体７１の周囲を加圧状態にするようにしても良い。
図６は本発明の実施の形態３による換気装置を示す構成図である。この図のように、水電解装置７から突出している固体電解質体７１を加圧容器２２で覆い、その加圧容器２２に加圧ポンプ２１を接続し、固体電解質体７１の周囲環境の水蒸気分圧を高めている。
この構成によれば、水電解装置７への水蒸気の供給量を多くできることにより、水素および酸素の発生量を多くすることができ、窒素酸化物や揮発性有機化合物の除去効率を高くすることができる。
【００２０】
また、図７は本発明の実施の形態３による別の換気装置を示す構成図であるが、図７に示すように水電解装置７から突出している固体電解質体７１の周囲を高湿状態にするようにしても良い。例えば、この図７に示すように水電解装置７から突出している固体電解質体７１を容器３２で覆い、その容器３２に加湿装置３１を接続し、固体電解質体７１の周囲環境の水分濃度を高めている。この時に使用できる加湿装置３１としては、水をヒータによって加温することによって蒸散を促進するヒータ式加湿装置、超音波振動子を用いて水を振動させることによって蒸散を促進する超音波式加湿装置などがある。また、加温された水にガスをバブリングすることによって生成される過飽和ガスを容器３２に供給するようにしてもよい。
この構成でも、水電解装置７への水蒸気の供給量を多くできることにより、水素および酸素の発生量を多くすることができ、窒素酸化物や揮発性有機化合物の除去効率を高くすることができる。
【００２１】
図８は本発明の実施の形態３によるさらに別の換気装置を示す構成図である、図８に示すように水電解装置７から突出している固体電解質体７１を熱交換器に接触させる高湿状態にするようにしても良い。例えば、図８に示すように水電解装置７から突出している固体電解質体７１に熱交換器４２を接触し、その熱交換器４２を冷却装置４１に接続し、固体電解質体７１を冷却する。これにより、固体電解質体７１表面で空気中の水が結露し、固体電解質体７１に表面の水分量を多くしている。また、熱交換器の代わりにぺルチェ素子を用いて、電機エネルギーを利用し冷熱を作ることによって得られた結露水を固体電解質体７１表面に供給するようにしても良い。
上記の構成においても、水電解装置７への水の供給量を多くできることにより、水素および酸素の発生量を多くすることができ、窒素酸化物や揮発性有機化合物の除去効率を高くすることができる。
【００２２】
本実施の形態も、実施の形態１と同様に、取り込んだ空気から、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、窒素酸化物や揮発性有機化合物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【００２３】
実施の形態４．
以下に、実施の形態４について、図を用いて説明する。実施の形態１の図１では、水素供給部６２は触媒ロータ１の所定の領域に対して均一に水素を吹き付けるように構成したが、本実施の形態４の図９に示すように水素供給部６２に対応した触媒ロータ１の部位の圧力を低下させ、そこに水素供給部６２から水素を供給するようにしても良い。図９は、本発明の実施の形態４による換気装置を示す構成図である。この図に示すように、触媒ロータ１に対して対照となる位置にガス吸引部５２を設け、そのガス吸引部５２に吸引ポンプ５１を接続し、触媒ロータ１の周囲圧力を低減するようにしている。
この構成によれば、水素と酸素が反応して、水素が無効に消費されることを防ぐことができると共に、吸着している窒素酸化物の脱着量を多くすることにより、触媒ロータ１からの窒素酸化物の除去性能を高くすることができる。
【００２４】
本実施の形態も、実施の形態１と同様に、取り込んだ空気から、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、窒素酸化物や揮発性有機化合物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【００２５】
実施の形態５．
以下に、実施の形態５について、図を用いて説明する。実施の形態１では、空気中の窒素酸化物と揮発性有機化合物を同時に除去できるようにしていたが、水素用水電解装置８１を用い、窒素酸化物の除去効果を高め、窒素酸化物のみを効率よく除去するような構成にしてもよい。
図１０はこの発明の実施の形態５による換気装置の構成図、図１１はこの換気装置で使用される水素用水電解装置８１の構成図である。図において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。上記実施の形態１と比べると、吸着剤表面に担持されている触媒は白金だけとなる。
【００２６】
次に、水素用水電解装置８１による水素生成動作について図１１を用いて説明する。固体電解質体７１の表面に形成された陽極部７２と陰極部７４との間に陽極用給電体７３と陰極用給電体７５を介して直流電圧を印加する。陽極部７２に隣接している空間８２から水蒸気を含んだ空気８３が通路８４を介して固体電解質体７１に供給される。その水蒸気は電極で挟まれている固体電解質体７１に直接供給されるので、固体電解質体７１内を移動することが必要でないため、吸収された水蒸気が効率よく電気分解され、陰極部７４において水素７７が発生する。一方、陽極部７２では酸素が発生するが、陽極部７２に隣接している空間８２が通路８４を介して開放されているため、酸素は回収できない。回収できない酸素は第２の送風機５によって空気とともに極低濃度で室外に放出される。
この構成によれば、水蒸気が固体電解質体７１内を移動する時間を省略できることにより、水素発生効率を高くすることができ、窒素酸化物用触媒ロータ１８の窒素酸化物の除去性能を高くすることができる。
【００２７】
図１２は本発明の実施の形態５による別の換気装置を示す構成図である。上記においては、水素供給部６２は触媒ロータ１８の所定の領域に対して風上側から均一に水素を吹き付けるように、図１０のように構成したが、図１２に示すように触媒ロータ１８の風下側からも同時に水素を供給するようにしても良い。
図１２に示すように、触媒ロータ１８に対して対称となる位置に第２のガス供給部８５を設け、水素用水電解装置８１で生成した水素を配管８６を介して供給し、ガス供給部８５と風上側にあるガス供給部６２の両方から、触媒ロータ１８に水素を吹き付けるようにしている。
この構成によれば、窒素酸化物との反応に利用されないで下流側に漏れ出していた水素の量を減少させることにより、水素の利用効率を高くすることができ、省エネルギー型の窒素酸化物除去を実現することができる。
【００２８】
本実施の形態も、実施の形態１と同様に、取り込んだ空気から、窒素酸化物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、窒素酸化物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【００２９】
実施の形態６．
以下に、実施の形態６について、図を用いて説明する。実施の形態１では、空気中の窒素酸化物と揮発性有機化合物を同時に除去できるようにしていたが、酸素用水電解装置９１を用い、揮発性有機化合物の除去効果を高め、揮発性有機化合物のみを効率よく除去するような構成にしてもよい。
図１３はこの発明の実施の形態５による換気装置の構成図、図１４はこの換気装置で使用される酸素用水電解装置９１の構成図である。図において、上記実施の形態と同一または相当部分には同一符号を付け、説明を省略する。上記実施の形態１，５と比べると、吸着剤表面に担持されている触媒は二酸化マンガンだけとなる。
【００３０】
酸素用水電解装置９１による酸素生成動作について図１４を用いて説明する。固体電解質体７１の表面に形成された陽極部７２と陰極部７４との間に陽極用給電体７３と陰極用給電体７５を介して直流電圧を印加する。陰極部７４に隣接している空間９２から水蒸気を含んだ空気８３が通路９３を介して固体電解質体７１に供給される。その水蒸気は電極で挟まれている固体電解質体７１に直接供給されるので、固体電解質体７１内を移動することが必要でないため、吸収された水蒸気が効率よく電気分解され、陽極部７２において酸素７６が発生する。一方、陰極部７４では水素が発生するが、陰極部７４に隣接している空間９２が通路９３を介して開放されているため、水素は回収できない。回収できない水素は第２の送風機５によって空気とともに極低濃度で室外に放出される。また、生成した水素を触媒などによって空気中の酸素と反応させて水を作るようにしてもよい。
この構成によれば、水蒸気が固体電解質体７１内を移動する時間を省略できることにより、酸素発生効率を高くすることができ、揮発性有機化合物用触媒ロータ１９の揮発性有機化合物の除去性能を高くすることができる。また、揮発性有機化合物用触媒ロータ１９に付着している微生物を殺菌することができ、揮発性有機化合物用触媒ロータ１９の衛生度を高く維持できる。
【００３１】
なお、上記実施例では、酸素用水電解装置９１で生成した酸素をオゾン発生器８でオゾン化酸素に変換し、揮発性有機物用触媒ロータ１９に吸着している揮発性有機化合物を酸化分解するものを示したが、リサイクル、環境の問題やオゾン生成効率の問題を除けば、酸素用水電解装置７１の陽極部７２の材質を白金から二酸化鉛や人工ダイヤモンドにして、直接オゾン化酸素を作るようにしてもよい。
【００３２】
本実施の形態も実施の形態５と同様に、取り込んだ空気から、窒素酸化物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、窒素酸化物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【００３３】
実施の形態７．
以下に、実施の形態７について、図を用いて説明する。実施の形態１では、吸気した空気中の窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去して、室内に供給するように構成したが、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去した後の空気を熱交換して室内に供給するようにしても良い。
図１５はこの発明の実施の形態７による換気装置の構成図で、図において、層状の流路を有し、一層毎に流れ方向が異なる空気が流れるようになった熱交換素子９５を用いて室外に放出する空気が持っている熱量を室内に供給する空気９６を供給している。
【００３４】
また、図１６はこの発明の実施の形態７による別の換気装置の構成図で、吸気側の通路１２に、すなわち第１の送風機４と触媒ロータ１の間に熱交換器９７を備え、室内に供給する空気９８の温度を調節したものである。
【００３５】
上記の図１５および図１６に示すように窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去した後の空気を熱交換して室内に供給することにより、室内により快適な空気を供給することができる。特に、図１５に示す構成にすれば、熱交換素子内で窒素酸化物や揮発性有機化合物が蓄積することを防止できるので、熱交換素子が腐食することを防止できる。
【００３６】
実施の形態８．
以下に、実施の形態８について、図を用いて説明する。実施の形態１においては、吸気側通路１２と排気側通路１３を有した換気装置において窒素酸化物と揮発性有機化合物を除去する場合について示したが、本実施の形態のように吸気側の通路１２で窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去と触媒ロータ１の再生を行うようにしても良い。
図１７は、本実施の形態８による換気装置の構成図で、図中(a)は全体構成図、図中(b)は(a)中のＥ−Ｅ方向から見た触媒ロータ１の周辺構成を示した図である。一つの通路内において、触媒ローラ１のガス供給部６によって塞がれている部分以外のところで窒素酸化物と揮発性有機化合物の除去が行われ、ガス供給部６で触媒ロータ１の再生が行われる。この際、ガス供給部６で触媒ロータ１の再生によって生成する物質は窒素、炭酸ガス、および水であるため、吸気される空気と混合されても問題はない。
【００３７】
図１８は、本発明の実施の形態８による別の換気装置の構成図で、触媒ロータ１に対して対称となる位置にガス吸引部５２を設け、そのガス吸引部５２に吸引ポンプ５１を接続し、触媒ロータ１の再生時にガスを吸引して外部に放出しているようにしている。
【００３８】
上記の図１７および図１８に示すように窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去した後の空気を室内に供給することにより、室内環境を良くすることができる。特に、図１７に示す構成にすれば、水素と酸素が反応して、水素が無効に消費されることを防ぐことができると共に、再生時に分解されずに脱着した窒素酸化物や揮発性有機化合物を外部に排出することにより、より清浄な空気を室内に供給できる効果がある。
【００３９】
なお、上記実施の形態８では、吸気側の通路１２で窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去と触媒ロータ１の再生を行う場合について示したが、排気側の通路１３で窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去と触媒ロータ１の再生を行う場合についてもほぼ同様の効果が得られる。
【００４０】
実施の形態９．
上記実施の形態８においては、吸気側の通路１２で窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去と触媒ロータ１の再生を行う場合について示したが、本実施の形態のように、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去した後の空気を熱交換して室内に供給するようにしても良い。
図１９は本実施の形態９による換気装置の構成図で、送風機４と触媒ロータ１の間に熱交換器９７を備え、室内に供給する空気の温度を調節したものである。
【００４１】
この構成によれば、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去した後の空気を熱交換して室内に供給することにより、室内により快適な空気を供給することができる。更にまた、閉鎖空間もしくは密閉性の高い空間でこの動作を行うことにより、空気を外部から導入したり排出したりすることなく、前記空間内の空気を清浄化でき、省エネルギーで空間内の空気を清浄化できる。
【００４２】
実施の形態８，９においても、実施の形態１と同様に、取り込んだ空気から、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、窒素酸化物や揮発性有機化合物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【００４３】
上記実施の形態において、同一符号は同一部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１による換気装置を示す構成図で、図中(a)は全体構成図、(b)は(a)中Ａ−Ａ方向から見た触媒ロータ１の周辺構成を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態１による換気装置に用いられる触媒ロータの拡大構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１による換気装置に用いられる水電解装置を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１による別の換気装置を示す構成図で、図中(a)は全体構成図、(b)は(a)中Ｂ−Ｂ方向から見た触媒ロータ１の周辺構成を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態２による換気装置を示す構成図で、図中(a)は全体構成図、(b)は(a)中Ｃ−Ｃ方向から見た触媒ロータ１の周辺構成を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態３による換気装置を示す構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３による別の換気装置を示す構成図である。
【図８】本発明の実施の形態３によるさらに別の換気装置を示す構成図である。
【図９】本発明の実施の形態４による換気装置を示す構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態５による換気装置を示す構成図で、図中(a)は全体構成図、(b)は(a)中Ｄ−Ｄ方向から見た触媒ロータ１８の周辺構成を示した図である。
【図１１】本発明の実施の形態５による換気装置に用いられる水電解装置を示す構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態５による別の換気装置を示す構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態６による換気装置を示す構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態６の換気装置に用いられる水電解装置を示す構成図である。
【図１５】本発明の実施の形態７による換気装置を示す構成図である。
【図１６】本発明の実施の形態７による別の換気装置を示す構成図である。
【図１７】本発明の実施の形態８による換気装置を示す構成図で、図中(a)は全体構成図、(b)は(a)中のＥ−Ｅ方向から見た触媒ロータ１の周辺構成を示した図である。
【図１８】本発明の実施の形態８による別の換気装置を示す構成図である。
【図１９】本発明の実施の形態９による換気装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 触媒ロータ、 １ａ ハニカム体、 １ｂ 吸着剤、 １ｃ 触媒、
２ 触媒回転モータ、 ３ 除塵フィルター、 ４ 第一の送風機、
５ 第二の送風機、 ６ ガス供給部、 ７ 水電解装置、 ８ オゾン発生器、
９ 窒素酸化物と揮発性有機化合物が除去された空気、 １０ 室外の空気、
１１ 仕切壁、 １２ 吸気側の通路、 １３ 排気側の通路、
１４ 室内の空気、 １５ 室外へ排出される空気、 １６ ガス清浄化部、
１８ 窒素酸化物用触媒ロータ、 １９ 揮発性有機化合物用触媒ロータ、
２１ 加圧ポンプ、 ２２ 加圧容器、 ３１ 加湿装置、 ３２ 容器、
４１ 冷却装置、 ４２ 熱交換器、 ５１ 吸引ポンプ、 ５２、ガス吸引部、
６１ オゾン供給部、 ６２ 水素供給部、 ６３ 分離部、 ７１ 固体電解質体、
７２ 陽極部、 ７３ 陽極用給電体、 ７４ 陰極部、 ７５ 陰極用給電体、
７６ 酸素、 ７７ 水素、 ８１ 水素用水電解装置、 ８２、９２ 空間、
８３ 空気、 ８４、９３ 通路、 ８５ 第２のガス供給部、 ８６ 配管、
９１ 酸素用水電解装置、 ９５ 熱交換素子、
９６、９８ 窒素酸化物、揮発性有機化合物の除去後熱交換された空気、
９７ 熱交換器。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、窒素酸化物や揮発性有機化合物などの有害物質を除去する機能を有する空調装置または換気装置及び換気装置の有害物質除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の換気装置では、熱交換素子を通過した外気を窒素酸化物除去フィルターとして設けられた添着活性炭に通過させ、室内へ窒素酸化物が流入するのを防ぐ方式が採用されており、この添着活性炭で構成されたフィルターを間欠的に加熱によって再生するようにしている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１１１１１８号公報（［0009］〜［0014］、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の換気装置にあっては、窒素酸化物除去フィルターを加熱再生する場合に、フィルター表面が高温になるため、フィルター表面に燃えやすい物体（綿埃など）が付着していないことが前提となり動作に著しい制限があった。また、加熱再生した直後のフィルター温度が高い時には、フィルターの吸着能力が低下し、窒素酸化物を効率的に捕捉できないといった問題があった。更に、吸着剤を再生する場合に室内への給気を停止しなければならなく、常時換気ができないといった問題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、安定して窒素酸化物などの有害物質を除去する換気装置（空調装置も含む）を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る換気装置は、送風機により外気を取り込むまたは外気を取り込み室内の空気と交換する換気装置において、取り込んだ空気の流れる通路方向を遮るように配設され、少なくとも窒素酸化物または揮発性有機化合物のいずれかの吸着剤を保持させた吸着部と、前記通路の空気の流れる方向を軸として前記吸着部を回転させる駆動部と、前記吸着剤に吸着した窒素酸化物または揮発性有機化合物を除去するためのガス供給部とを備え、該ガス供給部を前記吸着部の一部に近接配置したことを特徴とするものである。
【０００７】
この発明に係る換気装置の有害物質除去方法は、送風機により外気を取り込むまたは外気を取り込み室内の空気と交換する換気装置において、取り込んだ空気の流れる通路を遮るように配設された少なくとも窒素酸化物または揮発性有機化合物のいずれかの吸着剤に、前記吸着剤に応じて空気中の少なくとも窒素酸化物または揮発性有機化合物のいずれかを吸着させて室内に空気を導入する工程と前記吸着された窒素酸化物または揮発性有機化合物をガスによって除去する工程とを備え、前記窒素酸化物または揮発性有機化合物を吸着させた部位を順次移動させて除去することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る換気装置及び有害物質除去方法は、取り込んだ空気から、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、窒素酸化物や揮発性有機化合物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１による換気装置について、図を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態１による換気装置を示す構成図で、図中(a)は全体構成図、図中(b)は(a)中のＡ−Ａ方向から見た触媒ロータ１の周辺構成を示した図である。図において、換気装置の左側が室外、右側が室内である。換気装置は仕切壁１１により送風の通路が吸気側、排気側に上下二分され、２つの通路１２および通路１３を形成する。さらに、軸方向に通気性を有するハニカム構造の触媒ロータ１を、通路１２および通路１３を遮るように仕切壁１１に貫設する。触媒ロータ１は触媒回転モータ２に接続されており、所定の回転速度で連続的に、または、ステップ状に回転する。ここでは送風の通路を円筒状としているが、円筒状に限るものではなく、直方体形状の通路等であってもよい。この場合、触媒ロータ１の設置部のみ円筒状にする等により触媒ロータは回転可能である。
吸気側の通路１２には、除塵フィルター３、触媒ロータ１、第１の送風機４が配置される。一方、排気側の通路１３には、第２の送風機５、ガス供給部６、触媒ロータ１が配置される。ガス供給部６は、オゾン供給部６１と水素供給部６２から構成され、オゾン供給部６１はオゾン発生器８を介して水電解装置７に接続され、水素供給部６２は水電解装置７に直接接続されている。ガス供給部６は触媒ロータ１の所定の領域に対して均一に水素またはオゾンを吹き付けるような構造になっている。例えば、触媒ロータ１に対向している面は均一にガスを放出できるように穴開き構造となっている。また、ガス供給部６は、ゴム、樹脂などの柔軟性を有する材料で作られた枠体を介して触媒ロータ１と接触するように作られており、触媒ロータ１とガス供給部６の隙間から水素またはオゾンが漏れ出ないようにしている。なお、必ず接触している必要はなく、触媒ロータ１とガス供給部６の隙間から漏れでない程度の隙間があってもよい。
【００１０】
図２は触媒ロータ１の構成を示す模式図で、図中(a)は、装置のハニカム構造を示す図、(b)は触媒が配置された状態を示す図である。図２において、触媒ロータ１のハニカム体1aの表面にゼオライトや活性炭などの吸着剤１bを塗布あるいは表面処理により付着され、さらに、その吸着剤表面に窒素酸化物を還元分解するための白金、および揮発性有機化合物を酸化分解するための二酸化マンガンなどの触媒１cが添着されたものである。
【００１１】
次に動作について説明する。まず、吸気側の通路１２では、第１の送風機４を稼動させ、室外の空気１０を吸い込み、除塵フィルター３により空気１０は粒子成分を取り除かれた状態になる。この状態で触媒ロータ１に入ると、触媒ロータ１では空気１０中の窒素酸化物と揮発性有機化合物が吸着除去され、室内へ吹き出される。よって、窒素酸化物と揮発性有機化合物が除去された空気９が室内に供給される。
一方、排気側の通路１３では、第２の送風機５を稼動させ、室内の汚れた空気１４を吸い込み、触媒ロータ１に導く。前述した吸気側通路１２で吸着した窒素酸化物と揮発性有機化合物がロータの回転とともに通路１３側に移動し、水電解装置７によって生成された水素によって窒素酸化物が還元分解され、触媒ロータ１に供給された空気と共に、室外に放出される。同時に、水電解装置７によって生成された酸素がオゾン発生器８によってオゾン化酸素に変換され、そのオゾンによって揮発性有機化合物が酸化分解され、これら分解生成物（ＣＯ2，Ｈ2Ｏ等）は、触媒ロータ１に供給された空気と共に、室外に放出される。
この操作により、触媒ロータ１の表面に付着した窒素酸化物や揮発性有機化合物は除去され、触媒ロータ１の表面が初期状態に戻される。これらの一連の動作を繰り返すことにより、常に、室内には窒素酸化物や揮発性有機化合物が除去された清浄な空気９が供給される。
【００１２】
次に、水電解装置７による水素および酸素生成動作について図３を用いて説明する。図３は、水電解装置の構成を示す図で、図において、吸湿体からなる固体電解質体７１の表面に形成された陽極部７２と陰極部７４との間に、陽極用給電体７３と陰極用給電体７５を介して直流電圧を印加する。これにより、固体電解質７１に吸収された水蒸気が電気分解され、陽極部７２において酸素７６が発生し、陰極部７４において水素７７が発生する。固体電解質体７１には通常吸水性が非常に大きいナフィオン膜を使用する。また、陽極部７２に含有させる酸化触媒としては、白金、ロジウム、イリジウム等酸素過電圧の小さい金属もしくはこれらの化合物が望ましく、これらのうちの１種もしくは２種以上の混合物を使用する。一方、陰極部７４の母材としては、白金、ルテニウム、パラジウム等の水素過電圧の小さい金属もしくはこれらの化合物が望ましく、これらのうちの１種もしくは２種以上の混合物を使用する。なお、固体電解質体７１に供給される水蒸気は、室内の空気を利用することにより安定的に水蒸気を供給できるので、水電解装置７は排気側の通路１３に設置することが望ましい。また、別途、水蒸気を供給するようにしてもよい。
【００１３】
次に、水素を用いた窒素酸化物の還元分解方法とオゾンを用いた揮発性有機化合物の酸化分解方法について述べる。窒素酸化物が吸着した白金担持吸着剤の表面に水素が供給されると、白金の触媒作用により窒素酸化物から酸素が引き抜かれ、窒素酸化物は窒素に還元される。一方、揮発性有機化合物が吸着した二酸化マンガン担持吸着剤の表面にオゾンが供給されると、オゾンは二酸化マンガンの触媒作用により酸素原子と酸素分子に分解される。その酸素原子が揮発性有機化合物を炭酸ガスと水に酸化される。なお、本装置では、オゾンを生成する際に酸素を使用しているため、オゾン発生時に窒素酸化物の生成はない。また、このように還元力を有する水素と酸化力を有するオゾンを利用するため、ある領域に同時に供給すると、水素とオゾンが反応してしまい、窒素酸化物や揮発性有機化合物の分解性能が低下する。このため、水素とオゾンの供給部は図１中(b)に示されるように分けて構成することが望ましい。さらに、水素供給部６２とオゾン供給部６１の間に空間を備えるようにすることにより、先の処理で触媒ロータ１上に残留した水素、水素を吸着した物質などがハニカム構造体の個々の通路を介して一旦空気で排気されるので、水素とオゾンの無効反応を抑えることができ、水素およびオゾンの利用効率を高めることができる。
【００１４】
なお、上記説明では、図１においてガス供給部６のみを排気側の通路１３に設置するものを示したが、図４に示すように、ガス供給部６、水電解装置７、オゾン発生器８を一体化したガス清浄化部１６を排気側の通路１３に配置してもよく、同じ作用効果を奏することは言うまでもない。この際、触媒ロータ１に供給されるオゾンと水素が分離できるようにオゾン供給部と水素供給部とは分離部６３等を用いて分離しておくことが、上述のとおり必要である。
【００１５】
以上のように、この実施の形態１においては、吸気側で触媒ロータ１により窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去し、排気側で触媒ロータ１を水素およびオゾンで再生できることにより、常時、清浄な空気を室内に供給することができる。また、窒素酸化物や揮発性有機化合物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が飛躍的に向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる。更に、水素とオゾンの供給部を分離することにより、水電解装置７で生成した水素とオゾンを有効に利用することができ、触媒ロータ１の再生に必要なエネルギーを低減することができる。更に、触媒ロータ１に一定間隔でオゾンを供給していることにより、オゾンの殺菌力を用いて触媒ロータ１表面に付着した微生物を殺すことができ、触媒ロータ１の衛生性を維持できる。
【００１６】
この実施の形態によれば、換気・空調装置に、装置内に取り込む空気が流れる流路に、白金および二酸化マンガンを担持したハニカム状吸着剤、吸着剤回転用モータ、水電解装置、オゾン発生器、水素供給部、オゾン供給部から構成される有害物質除去部を取り付けるようにしたことにより、取り込んだ空気から、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、窒素酸化物や揮発性有機化合物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【００１７】
実施の形態２．
揮発性有機化合物の問題が少ない場合の実施の形態について図を用いて説明する。
図５は本発明の実施の形態２による換気装置を示す構成図で、図中(a)は全体構成図、図中(b)は(a)中のＢ−Ｂ方向から見た触媒ロータ１の周辺構成を示した図である。この図のように触媒ロータ１へのオゾンの供給をしないようにしてもよい。この例では、水電解装置７によって生成された酸素をオゾン化するオゾン発生器８を取り外し、酸素の供給先を吸気側の通路１２としたものである。
【００１８】
この構成によれば、外気よりも酸素濃度を若干高くした空気を室内に供給できるので、室内の酸素濃度低下を防ぐことができ、室内環境をより快適なものにすることができる。なお、本装置では、室内への吸気と室内からの排気を同時に行っているため、過剰に酸素が室内に供給される、すなわち酸素濃度がパーセントオーダで増加することはなく、高濃度酸素障害を引き起こすことはない。
また、実施の形態１と同様に、取り込んだ空気から、揮発性有機化合物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、揮発性有機化合物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【００１９】
実施の形態３．
以下に、実施の形態３について、図を用いて説明する。実施の形態１の図１では、水電解装置７を排気側の通路１３に設置することにより、水電解装置７の固体電解質体７１に安定的に水蒸気を供給するように構成したが、本実施の形態３の図６に示すように水電解装置７から突出している固体電解質体７１の周囲を加圧状態にするようにしても良い。
図６は本発明の実施の形態３による換気装置を示す構成図である。この図のように、水電解装置７から突出している固体電解質体７１を加圧容器２２で覆い、その加圧容器２２に加圧ポンプ２１を接続し、固体電解質体７１の周囲環境の水蒸気分圧を高めている。
この構成によれば、水電解装置７への水蒸気の供給量を多くできることにより、水素および酸素の発生量を多くすることができ、窒素酸化物や揮発性有機化合物の除去効率を高くすることができる。
【００２０】
また、図７は本発明の実施の形態３による別の換気装置を示す構成図であるが、図７に示すように水電解装置７から突出している固体電解質体７１の周囲を高湿状態にするようにしても良い。例えば、この図７に示すように水電解装置７から突出している固体電解質体７１を容器３２で覆い、その容器３２に加湿装置３１を接続し、固体電解質体７１の周囲環境の水分濃度を高めている。この時に使用できる加湿装置３１としては、水をヒータによって加温することによって蒸散を促進するヒータ式加湿装置、超音波振動子を用いて水を振動させることによって蒸散を促進する超音波式加湿装置などがある。また、加温された水にガスをバブリングすることによって生成される過飽和ガスを容器３２に供給するようにしてもよい。
この構成でも、水電解装置７への水蒸気の供給量を多くできることにより、水素および酸素の発生量を多くすることができ、窒素酸化物や揮発性有機化合物の除去効率を高くすることができる。
【００２１】
図８は本発明の実施の形態３によるさらに別の換気装置を示す構成図である、図８に示すように水電解装置７から突出している固体電解質体７１を熱交換器に接触させる高湿状態にするようにしても良い。例えば、図８に示すように水電解装置７から突出している固体電解質体７１に熱交換器４２を接触し、その熱交換器４２を冷却装置４１に接続し、固体電解質体７１を冷却する。これにより、固体電解質体７１表面で空気中の水が結露し、固体電解質体７１に表面の水分量を多くしている。また、熱交換器の代わりにぺルチェ素子を用いて、電機エネルギーを利用し冷熱を作ることによって得られた結露水を固体電解質体７１表面に供給するようにしても良い。
上記の構成においても、水電解装置７への水の供給量を多くできることにより、水素および酸素の発生量を多くすることができ、窒素酸化物や揮発性有機化合物の除去効率を高くすることができる。
【００２２】
本実施の形態も、実施の形態１と同様に、取り込んだ空気から、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、窒素酸化物や揮発性有機化合物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【００２３】
実施の形態４．
以下に、実施の形態４について、図を用いて説明する。実施の形態１の図１では、水素供給部６２は触媒ロータ１の所定の領域に対して均一に水素を吹き付けるように構成したが、本実施の形態４の図９に示すように水素供給部６２に対応した触媒ロータ１の部位の圧力を低下させ、そこに水素供給部６２から水素を供給するようにしても良い。図９は、本発明の実施の形態４による換気装置を示す構成図である。この図に示すように、触媒ロータ１に対して対照となる位置にガス吸引部５２を設け、そのガス吸引部５２に吸引ポンプ５１を接続し、触媒ロータ１の周囲圧力を低減するようにしている。
この構成によれば、水素と酸素が反応して、水素が無効に消費されることを防ぐことができると共に、吸着している窒素酸化物の脱着量を多くすることにより、触媒ロータ１からの窒素酸化物の除去性能を高くすることができる。
【００２４】
本実施の形態も、実施の形態１と同様に、取り込んだ空気から、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、窒素酸化物や揮発性有機化合物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【００２５】
実施の形態５．
以下に、実施の形態５について、図を用いて説明する。実施の形態１では、空気中の窒素酸化物と揮発性有機化合物を同時に除去できるようにしていたが、水素用水電解装置８１を用い、窒素酸化物の除去効果を高め、窒素酸化物のみを効率よく除去するような構成にしてもよい。
図１０はこの発明の実施の形態５による換気装置の構成図、図１１はこの換気装置で使用される水素用水電解装置８１の構成図である。図において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。上記実施の形態１と比べると、吸着剤表面に担持されている触媒は白金だけとなる。
【００２６】
次に、水素用水電解装置８１による水素生成動作について図１１を用いて説明する。固体電解質体７１の表面に形成された陽極部７２と陰極部７４との間に陽極用給電体７３と陰極用給電体７５を介して直流電圧を印加する。陽極部７２に隣接している空間８２から水蒸気を含んだ空気８３が通路８４を介して固体電解質体７１に供給される。その水蒸気は電極で挟まれている固体電解質体７１に直接供給されるので、固体電解質体７１内を移動することが必要でないため、吸収された水蒸気が効率よく電気分解され、陰極部７４において水素７７が発生する。一方、陽極部７２では酸素が発生するが、陽極部７２に隣接している空間８２が通路８４を介して開放されているため、酸素は回収できない。回収できない酸素は第２の送風機５によって空気とともに極低濃度で室外に放出される。
この構成によれば、水蒸気が固体電解質体７１内を移動する時間を省略できることにより、水素発生効率を高くすることができ、窒素酸化物用触媒ロータ１８の窒素酸化物の除去性能を高くすることができる。
【００２７】
図１２は本発明の実施の形態５による別の換気装置を示す構成図である。上記においては、水素供給部６２は触媒ロータ１８の所定の領域に対して風上側から均一に水素を吹き付けるように、図１０のように構成したが、図１２に示すように触媒ロータ１８の風下側からも同時に水素を供給するようにしても良い。
図１２に示すように、触媒ロータ１８に対して対称となる位置に第２のガス供給部８５を設け、水素用水電解装置８１で生成した水素を配管８６を介して供給し、ガス供給部８５と風上側にあるガス供給部６２の両方から、触媒ロータ１８に水素を吹き付けるようにしている。
この構成によれば、窒素酸化物との反応に利用されないで下流側に漏れ出していた水素の量を減少させることにより、水素の利用効率を高くすることができ、省エネルギー型の窒素酸化物除去を実現することができる。
【００２８】
本実施の形態も、実施の形態１と同様に、取り込んだ空気から、窒素酸化物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、窒素酸化物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【００２９】
実施の形態６．
以下に、実施の形態６について、図を用いて説明する。実施の形態１では、空気中の窒素酸化物と揮発性有機化合物を同時に除去できるようにしていたが、酸素用水電解装置９１を用い、揮発性有機化合物の除去効果を高め、揮発性有機化合物のみを効率よく除去するような構成にしてもよい。
図１３はこの発明の実施の形態５による換気装置の構成図、図１４はこの換気装置で使用される酸素用水電解装置９１の構成図である。図において、上記実施の形態と同一または相当部分には同一符号を付け、説明を省略する。上記実施の形態１，５と比べると、吸着剤表面に担持されている触媒は二酸化マンガンだけとなる。
【００３０】
酸素用水電解装置９１による酸素生成動作について図１４を用いて説明する。固体電解質体７１の表面に形成された陽極部７２と陰極部７４との間に陽極用給電体７３と陰極用給電体７５を介して直流電圧を印加する。陰極部７４に隣接している空間９２から水蒸気を含んだ空気８３が通路９３を介して固体電解質体７１に供給される。その水蒸気は電極で挟まれている固体電解質体７１に直接供給されるので、固体電解質体７１内を移動することが必要でないため、吸収された水蒸気が効率よく電気分解され、陽極部７２において酸素７６が発生する。一方、陰極部７４では水素が発生するが、陰極部７４に隣接している空間９２が通路９３を介して開放されているため、水素は回収できない。回収できない水素は第２の送風機５によって空気とともに極低濃度で室外に放出される。また、生成した水素を触媒などによって空気中の酸素と反応させて水を作るようにしてもよい。
この構成によれば、水蒸気が固体電解質体７１内を移動する時間を省略できることにより、酸素発生効率を高くすることができ、揮発性有機化合物用触媒ロータ１９の揮発性有機化合物の除去性能を高くすることができる。また、揮発性有機化合物用触媒ロータ１９に付着している微生物を殺菌することができ、揮発性有機化合物用触媒ロータ１９の衛生度を高く維持できる。
【００３１】
なお、上記実施例では、酸素用水電解装置９１で生成した酸素をオゾン発生器８でオゾン化酸素に変換し、揮発性有機物用触媒ロータ１９に吸着している揮発性有機化合物を酸化分解するものを示したが、リサイクル、環境の問題やオゾン生成効率の問題を除けば、酸素用水電解装置７１の陽極部７２の材質を白金から二酸化鉛や人工ダイヤモンドにして、直接オゾン化酸素を作るようにしてもよい。
【００３２】
本実施の形態も実施の形態５と同様に、取り込んだ空気から、窒素酸化物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、窒素酸化物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【００３３】
実施の形態７．
以下に、実施の形態７について、図を用いて説明する。実施の形態１では、吸気した空気中の窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去して、室内に供給するように構成したが、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去した後の空気を熱交換して室内に供給するようにしても良い。
図１５はこの発明の実施の形態７による換気装置の構成図で、図において、層状の流路を有し、一層毎に流れ方向が異なる空気が流れるようになった熱交換素子９５を用いて室外に放出する空気が持っている熱量を室内に供給する空気９６を供給している。
【００３４】
また、図１６はこの発明の実施の形態７による別の換気装置の構成図で、吸気側の通路１２に、すなわち第１の送風機４と触媒ロータ１の間に熱交換器９７を備え、室内に供給する空気９８の温度を調節したものである。
【００３５】
上記の図１５および図１６に示すように窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去した後の空気を熱交換して室内に供給することにより、室内により快適な空気を供給することができる。特に、図１５に示す構成にすれば、熱交換素子内で窒素酸化物や揮発性有機化合物が蓄積することを防止できるので、熱交換素子が腐食することを防止できる。
【００３６】
実施の形態８．
以下に、実施の形態８について、図を用いて説明する。実施の形態１においては、吸気側通路１２と排気側通路１３を有した換気装置において窒素酸化物と揮発性有機化合物を除去する場合について示したが、本実施の形態のように吸気側の通路１２で窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去と触媒ロータ１の再生を行うようにしても良い。
図１７は、本実施の形態８による換気装置の構成図で、図中(a)は全体構成図、図中(b)は(a)中のＥ−Ｅ方向から見た触媒ロータ１の周辺構成を示した図である。一つの通路内において、触媒ローラ１のガス供給部６によって塞がれている部分以外のところで窒素酸化物と揮発性有機化合物の除去が行われ、ガス供給部６で触媒ロータ１の再生が行われる。この際、ガス供給部６で触媒ロータ１の再生によって生成する物質は窒素、炭酸ガス、および水であるため、吸気される空気と混合されても問題はない。
【００３７】
図１８は、本発明の実施の形態８による別の換気装置の構成図で、触媒ロータ１に対して対称となる位置にガス吸引部５２を設け、そのガス吸引部５２に吸引ポンプ５１を接続し、触媒ロータ１の再生時にガスを吸引して外部に放出しているようにしている。
【００３８】
上記の図１７および図１８に示すように窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去した後の空気を室内に供給することにより、室内環境を良くすることができる。特に、図１７に示す構成にすれば、水素と酸素が反応して、水素が無効に消費されることを防ぐことができると共に、再生時に分解されずに脱着した窒素酸化物や揮発性有機化合物を外部に排出することにより、より清浄な空気を室内に供給できる効果がある。
【００３９】
なお、上記実施の形態８では、吸気側の通路１２で窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去と触媒ロータ１の再生を行う場合について示したが、排気側の通路１３で窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去と触媒ロータ１の再生を行う場合についてもほぼ同様の効果が得られる。
【００４０】
実施の形態９．
上記実施の形態８においては、吸気側の通路１２で窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去と触媒ロータ１の再生を行う場合について示したが、本実施の形態のように、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去した後の空気を熱交換して室内に供給するようにしても良い。
図１９は本実施の形態９による換気装置の構成図で、送風機４と触媒ロータ１の間に熱交換器９７を備え、室内に供給する空気の温度を調節したものである。
【００４１】
この構成によれば、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去した後の空気を熱交換して室内に供給することにより、室内により快適な空気を供給することができる。更にまた、閉鎖空間もしくは密閉性の高い空間でこの動作を行うことにより、空気を外部から導入したり排出したりすることなく、前記空間内の空気を清浄化でき、省エネルギーで空間内の空気を清浄化できる。
【００４２】
実施の形態８，９においても、実施の形態１と同様に、取り込んだ空気から、窒素酸化物や揮発性有機化合物を除去することができ、室内に清浄な空気を供給できる効果があると共に、窒素酸化物や揮発性有機化合物を吸着する触媒を自動的に再生することができるので、メンテナンス性が向上し、ユーザーの作業負担や経費負担を大幅に軽減できる効果がある、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【００４３】
上記実施の形態において、同一符号は同一部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１による換気装置を示す構成図で、図中(a)は全体構成図、(b)は(a)中Ａ−Ａ方向から見た触媒ロータ１の周辺構成を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態１による換気装置に用いられる触媒ロータの拡大構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１による換気装置に用いられる水電解装置を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１による別の換気装置を示す構成図で、図中(a)は全体構成図、(b)は(a)中Ｂ−Ｂ方向から見た触媒ロータ１の周辺構成を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態２による換気装置を示す構成図で、図中(a)は全体構成図、(b)は(a)中Ｃ−Ｃ方向から見た触媒ロータ１の周辺構成を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態３による換気装置を示す構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３による別の換気装置を示す構成図である。
【図８】本発明の実施の形態３によるさらに別の換気装置を示す構成図である。
【図９】本発明の実施の形態４による換気装置を示す構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態５による換気装置を示す構成図で、図中(a)は全体構成図、(b)は(a)中Ｄ−Ｄ方向から見た触媒ロータ１８の周辺構成を示した図である。
【図１１】本発明の実施の形態５による換気装置に用いられる水電解装置を示す構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態５による別の換気装置を示す構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態６による換気装置を示す構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態６の換気装置に用いられる水電解装置を示す構成図である。
【図１５】本発明の実施の形態７による換気装置を示す構成図である。
【図１６】本発明の実施の形態７による別の換気装置を示す構成図である。
【図１７】本発明の実施の形態８による換気装置を示す構成図で、図中(a)は全体構成図、(b)は(a)中のＥ−Ｅ方向から見た触媒ロータ１の周辺構成を示した図である。
【図１８】本発明の実施の形態８による別の換気装置を示す構成図である。
【図１９】本発明の実施の形態９による換気装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 触媒ロータ、 １ａ ハニカム体、 １ｂ 吸着剤、 １ｃ 触媒、
２ 触媒回転モータ、 ３ 除塵フィルター、 ４ 第一の送風機、
５ 第二の送風機、 ６ ガス供給部、 ７ 水電解装置、 ８ オゾン発生器、
９ 窒素酸化物と揮発性有機化合物が除去された空気、 １０ 室外の空気、
１１ 仕切壁、 １２ 吸気側の通路、 １３ 排気側の通路、
１４ 室内の空気、 １５ 室外へ排出される空気、 １６ ガス清浄化部、
１８ 窒素酸化物用触媒ロータ、 １９ 揮発性有機化合物用触媒ロータ、
２１ 加圧ポンプ、 ２２ 加圧容器、 ３１ 加湿装置、 ３２ 容器、
４１ 冷却装置、 ４２ 熱交換器、 ５１ 吸引ポンプ、 ５２、ガス吸引部、
６１ オゾン供給部、 ６２ 水素供給部、 ６３ 分離部、 ７１ 固体電解質体、
７２ 陽極部、 ７３ 陽極用給電体、 ７４ 陰極部、 ７５ 陰極用給電体、
７６ 酸素、 ７７ 水素、 ８１ 水素用水電解装置、 ８２、９２ 空間、
８３ 空気、 ８４、９３ 通路、 ８５ 第２のガス供給部、 ８６ 配管、
９１ 酸素用水電解装置、 ９５ 熱交換素子、
９６、９８ 窒素酸化物、揮発性有機化合物の除去後熱交換された空気、
９７ 熱交換器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風機により外気を取り込むまたは外気を取り込み室内の空気と交換する換気装置において、取り込んだ空気の流れる通路を遮るように配設され、少なくとも窒素酸化物または揮発性有機化合物のいずれかの吸着剤を保持させた吸着部と、前記通路の空気の流れる方向を軸として前記吸着部を回転させる駆動部と、前記吸着剤に吸着した窒素酸化物または揮発性有機化合物を除去するためのガス供給部とを備え、該ガス供給部を前記吸着部の一部に近接配置したことを特徴とする換気装置。
【請求項２】
ガス供給部は吸着剤に対応して、窒素酸化物除去用の水素ガス供給部または揮発性有機化合物除去用のオゾンガス供給部であることを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
【請求項３】
ガス供給部は水素ガス用とオゾンガス用の２つの供給部を持ち、前記２つのガスが混合しないように吸着部の異なる部位に近接配置したことを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
【請求項４】
吸着部の吸着剤は少なくとも窒素酸化物用の白金および揮発性有機化合物用の二酸化マンガンのいずれかの触媒を担持させたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の換気装置。
【請求項５】
吸着部がハニカム構造体から構成され、該ハニカム構造を形成する格子面吸着剤を塗布し、該吸着剤に触媒を担持させたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の換気装置。
【請求項６】
水蒸気から水素および酸素を生成する水電解装置、該水電解装置で生成した酸素からオゾンを生成するオゾン発生器、吸着剤に前記水電解装置で生成された水素を供給する水素ガス供給部、前記オゾン発生器で生成されたオゾンを供給するオゾンガス供給部を備えたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の換気装置。
【請求項７】
送風機により外気を取り込むまたは外気を取り込み室内の空気と交換する換気装置の有害物質除去方法であって、取り込んだ空気の流れる通路を遮るように配設された少なくとも窒素酸化物または揮発性有機化合物のいずれかの吸着剤に、前記吸着剤に応じて空気中の少なくとも窒素酸化物または揮発性有機化合物のいずれかを吸着させて室内に空気を導入する工程と前記吸着された窒素酸化物または揮発性有機化合物をガスによって除去する工程とを備え、前記窒素酸化物または揮発性有機化合物を吸着させた部位を順次移動させて除去することを特徴とする換気装置の有害物質除去方法。
【請求項８】
白金および二酸化マンガンを担持したハニカム状吸着剤を用いてガス中の窒素酸化物と揮発性有機化合物を吸着除去し、水素を用いた吸着剤表面の窒素酸化物の除去とオゾンを用いた吸着剤表面の揮発性有機化合物の除去を前記吸着剤の別々の部位で行うことを特徴とする請求項７に記載の換気装置の有害物質除去方法。
【請求項１】
送風機により外気を取り込むまたは外気を取り込み室内の空気と交換する換気装置において、取り込んだ空気の流れる通路を遮るように配設され、少なくとも窒素酸化物または揮発性有機化合物のいずれかの吸着剤を保持させた吸着部と、前記通路の空気の流れる方向を軸として前記吸着部を回転させる駆動部と、前記吸着剤に吸着した窒素酸化物または揮発性有機化合物を除去するためのガス供給部とを備え、該ガス供給部を前記吸着部の一部に近接配置したことを特徴とする換気装置。
【請求項２】
ガス供給部は吸着剤に対応して、窒素酸化物除去用の水素ガス供給部または揮発性有機化合物除去用のオゾンガス供給部であることを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
【請求項３】
ガス供給部は水素ガス用とオゾンガス用の２つの供給部を持ち、前記２つのガスが混合しないように吸着部の異なる部位に近接配置したことを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
【請求項４】
吸着部の吸着剤は少なくとも窒素酸化物用の白金および揮発性有機化合物用の二酸化マンガンのいずれかの触媒を担持させたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の換気装置。
【請求項５】
吸着部がハニカム構造体から構成され、該ハニカム構造を形成する格子面吸着剤を塗布し、該吸着剤に触媒を担持させたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の換気装置。
【請求項６】
水蒸気から水素および酸素を生成する水電解装置、該水電解装置で生成した酸素からオゾンを生成するオゾン発生器、吸着剤に前記水電解装置で生成された水素を供給する水素ガス供給部、前記オゾン発生器で生成されたオゾンを供給するオゾンガス供給部を備えたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の換気装置。
【請求項７】
送風機により外気を取り込むまたは外気を取り込み室内の空気と交換する換気装置の有害物質除去方法であって、取り込んだ空気の流れる通路を遮るように配設された少なくとも窒素酸化物または揮発性有機化合物のいずれかの吸着剤に、前記吸着剤に応じて空気中の少なくとも窒素酸化物または揮発性有機化合物のいずれかを吸着させて室内に空気を導入する工程と前記吸着された窒素酸化物または揮発性有機化合物をガスによって除去する工程とを備え、前記窒素酸化物または揮発性有機化合物を吸着させた部位を順次移動させて除去することを特徴とする換気装置の有害物質除去方法。
【請求項８】
白金および二酸化マンガンを担持したハニカム状吸着剤を用いてガス中の窒素酸化物と揮発性有機化合物を吸着除去し、水素を用いた吸着剤表面の窒素酸化物の除去とオゾンを用いた吸着剤表面の揮発性有機化合物の除去を前記吸着剤の別々の部位で行うことを特徴とする請求項７に記載の換気装置の有害物質除去方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−２４２４２４（Ｐ２００６−２４２４２４Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５６２３８（Ｐ２００５−５６２３８）
【出願日】平成１７年３月１日（２００５．３．１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１日（２００５．３．１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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