空気中汚染物質の除去装置
【課題】空気中汚染物質としては、臭気物質、微生物粒子、アレルゲン粒子等があり、これらの汚染物質の処理は、室内環境を健康快適にする上で、極めて重要な課題である。従来の対策技術では、未だ数々の問題点がある。
【解決手段】本発明では、空気入口と空気出口を設けた断熱性の器体内に、吸着剤を充填した吸着部を設けると共に、吸着部よりも入口側に耐熱性の除塵部を設け、吸着部と除塵部を加熱可能なヒータを設けると共に、加熱生成物の排気口を設け、空気入口と空気出口を空調系統の空気ダクトに接続する構成とした空気中汚染物質除去装置を提案する。
【解決手段】本発明では、空気入口と空気出口を設けた断熱性の器体内に、吸着剤を充填した吸着部を設けると共に、吸着部よりも入口側に耐熱性の除塵部を設け、吸着部と除塵部を加熱可能なヒータを設けると共に、加熱生成物の排気口を設け、空気入口と空気出口を空調系統の空気ダクトに接続する構成とした空気中汚染物質除去装置を提案する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅等における循環型換気システム等に使用する空気中汚染物質除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気中汚染物質としては、（ａ）臭気物質、（ｂ）細菌、真菌（カビ）等の微生物粒子、（ｃ）花粉、ダニ等のアレルゲン粒子等があり、これらの汚染物質の処理は、室内環境を健康快適にする上で、極めて重要な課題である。このような課題に対して、各種の対策技術が検討され、一部実用化されているが、後述するように、未だ数々の問題点がある。
【０００３】
例えば従来技術として、特許文献１に記載のものは、空調機のフィルタの下流側の熱交換器を湿式とすることにより、フィルタで除去できない臭気物質、微生物粒子等を熱交換器の濡れ面にて除去しようとするものである。
【０００４】
また特許文献２に記載のものは、空調機における凝縮器の下流側に、凝縮器からの水飛びを防止するためのマット状フィルタを設け、このマット状フィルタは、抗菌剤を塗布又は染み込ませることにより、雑菌の繁殖を防止しようとするものである。
【０００５】
また特許文献３に記載のものは、空調器具の給排気口用の脱臭フィルタに関するもので、この脱臭フィルタは、活性炭等の物理的吸着型脱臭剤や抗菌剤、光触媒等を不織布に染み込ませて構成されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３０２７３５号公報
【特許文献２】特開平９−１８４６４１号公報
【特許文献３】特開２００６−２８０９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
次に従来技術の概要と、その問題点を、上述した空気中汚染物質毎に説明する。
【０００８】
（ａ）臭気物質
空調機や空気清浄機からの臭気発生要因が徐々に明らかになっているが、その問題は空調機や空気清浄機に搭載されたフィルタから臭気物質が発生することにある。即ち、フィルタの臭気発生要因は、(1)フィルタ部における臭気物質除去性能がそもそも小さく、また、その持続性が極めて短いこと、(2)MVOC(Mold Volatile organic compounds ；以下MVOC)が発生すること、(3)除去対象空気中に含まれる汚染物質の蓄積と再放散が生ずること、(4)抗菌フィルタにおいては抗菌剤の揮発・劣化および湿度上昇に伴う抗菌性能の低下が生ずることにある。
【０００９】
従来の空調機や空気清浄機において、臭気物質は活性炭等のガス除去フィルタで除去される。ただし、臭気物質等のガス状汚染物質の除去性能は、活性炭使用量に比例するが、最近の研究報告でその除去性能の持続性が極めて短い実態が判明した。例えば、通常環境で家庭用空気清浄機を連続運転させたところ、運転２ヶ月後のHCHO除去性能は半減する実態が明らかになっている。（非特許文献１参照）
【００１０】
ところで空気調和設備ではフィルタ内に捕捉された微生物粒子の増殖が生じ、その活動に伴ってある種のVOC(Volatile organic compounds)が生成される。これはMVOCと呼ばれ、室内空気を汚染する。そのためその有効な対策が求められていた。例えば上述した特許文献２、特許文献３にも記載されているとおり、在来、MVOC生成抑制のためにフィルタに抗菌剤を含浸させる技術が行われている。
【００１１】
ただし、抗菌剤利用の当該技術には、臭気汚染のみならず以下の問題がある。即ち、(1)機器運転に伴い使用抗菌剤がガス状汚染物質として室内に拡散し、室内汚染問題が生ずること、(2)空気中湿度の上昇に伴い菌の繁殖抑制（抗菌）効果が低下すること、(3)使用時間の増大に伴い抗菌性能が低下すること、(4)抗菌性能の低下に伴いフィルタの臭気発生量が増大することなどの問題がある。いずれにしても、空調機器や空気清浄機が発生する臭気物質放散問題は、解決が急務の課題である。
【００１２】
【非特許文献１】野崎淳夫他、「家庭用空気清浄機の汚染物質除去性能の持続性に関する研究（その１）」、日本建築学会大会学術講演論文集、社団法人日本建築学会、2008年9月、D-II、p.825-826
【００１３】
（ｂ）微生物粒子
重症急性呼吸器症候群（SARS）とインフルエンザなどを引き起こす空中微生物粒子の室内侵入と侵入後の処理に空気清浄機や空調機に期待が寄せられている。ところが、空調機や空気清浄機のフィルタに捕捉されたこれらの微生物粒子は、時としてフィルタ内が同物質の増殖に適した環境になるため、粒子数がフィルタの保持容量を超えて、再放散して室内に放出される。この再放散現象は、是非とも解決しなければならない課題である。
【００１４】
（ｃ）花粉・ダニ等のアレルゲン粒子
アレルゲン粒子には花粉、ダニ、カビ等があり、これらがアレルギー性鼻炎、気管支ぜんそく、アトピー性皮膚炎等の様々なアレルギー疾患を引き起こす。花粉症の原因物質はスギ花粉ばかりではなく、カモガヤ、ブタクサ、ヒノキ等数多い。これらは、ほぼ１年を通して飛散しており、通年性のアレルギー性鼻炎を引き起こしている。また、ダニ、カビ等のハウスダストも同様に通年性アレルギー疾患の原因物質である。
【００１５】
したがって、空調機や空気清浄機では、これらのアレルゲン粒子を機器内で増殖させることなく、連続的に除去しなければならない。
ところが、微生物粒子と同様に、空調機や空気清浄機のフィルタに捕捉された一部のアレルゲン粒子は、時としてフィルタ内が同物質の増殖に適した環境になるため、再放散して室内に放出される。この再放散現象は、是非とも解決しなければならない課題である。また、機器搭載の従来のフィルタでは、連続的な当該物質の除去は困難な状況にあり、フィルタの除去容量を超えて、同物質を室内に再放散させる欠点を持っている。
【００１６】
本発明は、以上に述べた課題を解決することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題を解決するために、本発明では、請求項１において、空気入口と空気出口を設けた断熱性の器体内に、吸着剤を充填した吸着部を設けると共に、吸着部を加熱可能なヒーターを設け、更に加熱生成物の排気口を設け、空気入口と空気出口を空調系統の空気ダクトに接続する構成とした空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００１８】
また請求項２では、請求項１において、吸着部の入口側を除塵部として構成し、器体に加熱生成物の排気口を設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００１９】
また請求項３では、空気入口と空気出口を設けた断熱性の器体内に、吸着剤を充填した吸着部を設けると共に、吸着部よりも入口側に耐熱性の除塵部を設け、吸着部と除塵部を加熱可能なヒータを設けると共に、加熱生成物の排気口を設け、空気入口と空気出口を空調系統の空気ダクトに接続する構成とした空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２０】
また請求項４では、請求項１〜３において、吸着部は、耐熱性の籠内にペレット状吸着材を充填した構成とし、器体の下側に、籠内の吸着材を出入可能な点検口を設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２１】
また請求項５では、請求項３において、除塵部は、耐熱性のネットフィルタにより構成し、器体の下側にネットフィルタの点検口を設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２２】
また請求項６では、請求項１〜５において、吸着部を加熱可能なヒーターを、吸着部に設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２３】
また請求項７では、請求項１〜６において、吸着部を加熱可能なヒーターを、器体の内面に設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２４】
また請求項８では、請求項３又は５において、除塵部を加熱可能なヒーターを、除塵部に設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２５】
また請求項９では、請求項１〜８において、空気入口と空気出口は、夫々耐熱性伸縮ダクトを介して空調系統の空気ダクトに接続する構成とした空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２６】
また請求項１０では、請求項１〜９において、器体よりも上流側の空調系統に除塵フィルタを設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２７】
また請求項１１では、請求項１〜１０において、器体に加湿空気供給部を設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２８】
また請求項１２では、請求項１〜１１において、器体よりも上流側の空調系統に加湿空気供給部を設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２９】
また請求項１３では、請求項１〜１２において、吸着部の上流側と下流側の差圧検出手段を設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【発明の効果】
【００３０】
まず請求項３の空気中汚染物質除去装置において、臭気物質、微生物粒子、アレルゲン物質などの汚染物質を含む処理対象空気が、空調系統の空気ダクトを経て空気入口から器体内に流入すると、処理対象空気中の微生物粒子とアレルゲン粒子は、金属ネットフィルタまたはカーボンファイバネットフィルタ等の耐熱性のネットフィルタ等により構成される耐熱性の除塵部において捕捉される。一方、処理対象空気中の臭気物質の多くはガス状物質であり、除塵部を通過するが、次いで吸着部に流入して、吸着部に充填された吸着材に吸着される。こうして、吸着部を通過した処理対象空気は、汚染物質が除去されて清浄空気となって空気出口を経て器体から流出し、空調系統の空気ダクトに流入して、空調に供される。
【００３１】
ここで、耐熱性の除塵部をヒータにより加熱することにより、除塵部に捕捉された微生物粒子やアレルゲン粒子は焼却消滅され、加熱生成物として、微量の水と二酸化炭素および炭素化合物となる。そして水と二酸化炭素は排気口から外気に排出することができ、また炭素化合物は点検口から排出することができる。
【００３２】
一方、吸着部をヒータにより加熱することにより、吸着部に充填されている吸着材に吸着された臭気物質は加熱により吸着材から脱離し、排気口から外気に排出される。
【００３３】
このように必要に応じてヒータを動作させて、耐熱性の除塵部の加熱焼成及び吸着材の加熱脱離を行うことにより、空気中汚染物質の除去効果を持続させることができる。
【００３４】
ヒータを動作させて加熱焼成及び加熱脱離を行わせる吸着部と除塵部は、断熱性の器体内に設けているので、器体の外側温度を安全な温度に維持することができる。
【００３５】
請求項１の空気中汚染物質除去装置では、請求項１のものから、器体内の除塵部を省略したもので、この構成においては、例えば請求項１０のように、器体の上流側に接続した空調系統に除塵フィルタを設けて除塵機能を発揮させることができる。
【００３６】
一方、請求項２の空気中汚染物質除去装置では、吸着部の入口側を除塵部として除塵機能を発揮させることができる。
【００３７】
ここで、器体の空気入口と空気出口は、夫々耐熱性伸縮ダクトを介して空調系統の空気ダクトに接続する構成とすることにより、上述した加熱焼成及び加熱脱離の前後における器体の膨張収縮を吸収することができる。
【００３８】
器体又は器体よりも上流側の空調系統に加湿空気供給部を設けて、吸着部の加熱脱離に際して、加湿空気を与えることでより効果的な脱離を行うことができ、この加湿空気は加熱されることで臭気物質を効率よくかつ安全に脱離させることが出来る。
【００３９】
上述した除塵部の加熱焼成と吸着部の加熱脱離は、タイマー機能を有する温度制御器により定期的に行うことができる。また吸着部の加熱脱離においては、吸着部の上流側と下流側の差圧検出手段を設け、差圧が設定値に至った際に加熱脱離を行うように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す模式的説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す模式的説明図である。
【図３】本発明を空調システムに応用した例を示す系統説明図である。
【図４】吸着材として活性炭を用いた本発明の空気中汚染物質除去装置に対してVOCの除去性能を測定する手順を示す流れ図である。
【図５】図４の手順により測定した結果を示すものである。
【図６】図４の手順により測定した結果を示すものである。
【図７】図４の手順により測定した結果を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
次に本発明の最良の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
まず、図１は本発明の空気中汚染物質除去装置の第１の実施の形態を示すものである。
符号１は器体であり、この器体１は外周に設けた断熱材２により断熱性としており、空気入口３と空気出口４を設けている。符号５は吸着部を示すもので、吸着部５には、活性炭やゼオライト、炭素系セラミック等の加熱により再生可能な適宜の吸着材６を充填している。この実施の形態では、吸着部５は、耐熱性金属等で構成した籠内にペレット状の吸着材６を充填して構成している。吸着材６としての活性炭、ゼオライト等は、相当数の加熱脱離に耐え得るが、その補充や点検等のために器体１に点検口７を設けている。また器体１の上側には、排気口８を設けている。更に器体１には、吸着部５を加熱する加熱手段としてヒータ９（９ａ，９ｂ）を設けている。即ち、この実施の形態では、吸着部５を加熱するためのヒータとして、吸着部５内に設けた、例えば線状のヒータ９ａと、器体１の内面に設けた面状のヒータ９ｂとから構成している。この他、ヒータ９は、吸着部５を効果的に加熱可能であれば、吸着部５内のみに設けても良いし、吸着部の外側に近接して設けても良いし、適宜に設けることができる。符号１０はヒータ９ａ，９ｂを制御する温度制御器であり、この温度制御器１０には、ヒーター９ａ，９ｂのＯＮ時点やＯＮ時間等を設定するタイマー機能を構成している。尚、温度制御器１０はタイマー機能に代えて、操作者が手動でＯＮ−ＯＦＦ操作をする構成とすることもできる。
【００４２】
以上の構成において、器体１の空気入口３と空気出口４は、夫々耐熱性伸縮ダクト１１を介して空調系統の空気ダクト１２に接続する構成としている。そしてこの実施の形態においては、器体１よりも上流側の空調系統に加湿空気供給部１３と除塵フィルタ１４を設けると共に、吸着部５の上流側と下流側の差圧検出手段１５を設けている。尚、これらは必須ではなく、必要に応じて設けるものである。
【００４３】
次に図２は本発明の空気中汚染物質除去装置の第２の実施の形態を示すもので、この第２の実施の形態は、第１の実施の形態の装置の器体１内に除塵部を設けたものである。従って第１の実施の形態と同様な構成要素には、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
即ち、この第２の実施の形態では、器体１内の吸着部５よりも入口側に耐熱性の除塵部１６を設けると共に、この除塵部１６を加熱可能なヒータ１７を設け、そして器体１には、吸着部５と同様に、加熱生成物の排気口１８と点検口１９を設けた構成である。
【００４４】
ここで、耐熱性の除塵部１６は、例えば金属製やカーボンファイバー製のネットフィルタにより構成することができる。そして、このネットフィルタに近接して、それを加熱するためのヒータとして、例えば複数の線状のヒータを並設した構成とすることができる。
【００４５】
以上の図２の構成の空気中汚染物質除去装置において、臭気物質、微生物粒子、アレルゲン物質などの汚染物質を含む処理対象空気は、器体１の上流側において、除塵フィルタ１４により塵埃が除去された後、空調系統の空気ダクト１２を経て空気入口３から器体１内に流入する。流入した処理対象空気中の微生物粒子とアレルゲン粒子は、上述したように金属ネットフィルタまたはカーボンファイバネットフィルタ等の耐熱性のネットフィルタ等により構成される耐熱性の除塵部１７において捕捉される。一方、処理対象空気中の臭気物質の多くはガス状物質であるから、除塵部を通過するが、次いで吸着部５に流入し、吸着部５に充填された吸着材６に吸着される。
【００４６】
こうして、吸着部５を通過した処理対象空気は、上述したような汚染物質が除去されて清浄空気となって、空気出口４を経て器体１から流出し、空調系統の空気ダクト１２に流入して、空調に供される。
【００４７】
除塵部１６に捕捉されて溜まった微生物粒子やアレルゲン粒子は、ヒータ１７をＯＮとして除塵部１６を加熱することで、焼却消滅することができる。即ち、溜まった微生物粒子やアレルゲン粒子は、加熱生成物として、微量の水と二酸化炭素および炭素化合物となるので、水と二酸化炭素は排気口１８から外気に排出することができ、また炭素化合物は点検口１９から排出することができる。
【００４８】
一方、吸着部５をヒータ９ａ，９ｂにより加熱することにより、吸着部５に充填されている吸着材６に吸着された臭気物質は加熱により吸着材６から脱離し、排気口８から外気に排出される。
【００４９】
吸着材６に吸着されたアンモニア、VOC等の臭気物質の多くは、200〜350℃程度の昇温と通気により、脱離することができる。例えば、試作装置を用いて脱離性を実験により検証したところ、VOCは通気量：1.5(m3/h)、加熱温度：約250〜350℃、加熱時間：3hでほぼ100%除去できた。そして加熱時には、器体１内において加熱された空気は臭気物質と共に排気口８から効果的に排出できた。
【００５０】
このように、この実施の形態の空気中汚染物質除去装置では、必要に応じてヒータ１７又はヒータ９ａ，９ｂを動作させて、耐熱性の除塵部１６の加熱焼成及び吸着材６の加熱脱離を行うことにより、空気中汚染物質の除去効果を持続させことができる。
【００５１】
ヒータ１７又はヒータ９ａ，９ｂを動作させて加熱焼成及び加熱脱離を行わせる吸着部５と除塵部１６は、断熱材２で覆った断熱性の器体１内に設けているので、器体１の外側温度を安全な温度に維持することができる。上記試作装置においてヒータ９ａ，９ｂの動作時の器体１の表面温度を測定すると38℃以下であり、火傷や火災等の危険性がなく、安全性が確認された。
【００５２】
この実施の形態においては、器体１よりも上流側の空調系統に加湿空気供給部１３を設けており、上述した吸着部５の加熱脱離に際して、加湿空気を与えることができ、この加湿空気により、臭気物質を効率よく、かつ安全に脱離させることができる。この実施の形態では、加湿空気供給部１３は器体１よりも上流側の空調系統に設けているが、器体１内に直接的に供給可能な構成とすることもできる。
【００５３】
また、この実施の形態では、除塵部１６の加熱焼成と吸着部５の加熱脱離を、タイマー機能を有する温度制御器１０により定期的に行うようにすることができる。また吸着部５の加熱脱離においては、吸着部５の上流側と下流側の差圧検出手段１５を設け、差圧が設定値に至った際に加熱脱離を行うように構成することもできる。上述したとおり、温度制御器１０は、上述したとおり、タイマー機能に代えて、操作者が手動でＯＮ−ＯＦＦ操作をするように構成することもできる。
【００５４】
図１に示す第１の実施の形態では、第２の実施の形態の構成から、器体１内の除塵部１６を省略したものであるから、その動作は自明であるので説明は省略する。
【００５５】
しかしながら第１の実施の形態においては、吸着部５の入口側を除塵部１６として構成することもできる。即ち、吸着部５を構成する籠の少なくとも入口側を、上記ネットフィルタ１７と同様な金属ネットやカーボンファイバネットにより構成することにより、吸着部５の入口側を除塵部１６として構成することもできる。
【００５６】
更に、この実施の形態においては、器体１の空気入口３と空気出口４は、夫々耐熱性伸縮ダクト１１を介して空調系統の空気ダクト１２に接続する構成としているので、上述した加熱焼成及び加熱脱離の前後における器体１の膨張収縮を吸収することができる。
【００５７】
次に図３は本発明に係る空気中汚染物質除去装置を循環型換気システムに応用した実施の形態を示すものである。
符号２０は給気ファンであり、この給気ファン２０から室内に至る給気経路２１、屋外から給気ファン２０に至る外気取入経路２２及び室内から給気ファン２０に至る循環経路２３を構成している。一方、符号２４は排気ファンであり、室内から排気ファン２４を経て屋外に至る排気経路２５を構成している。符号２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、浴室、洗面所、便所等の各所からの排気経路を示すものである。
【００５８】
そして循環経路２３に本発明に係る空気中汚染物質除去装置を構成する器体１を配置しており、また浴室からの排気経路２５ａから分岐して加湿空気供給経路２６を構成し、この加湿空気供給経路２６を上記加湿空気供給部１３に接続している。符号２７ａ，２７ｂは経路開閉手段のダンパーである。
【００５９】
尚、図３において、記号ＯＡは外気（Outside
Air）、ＳＡは給気（Supply Air）、ＲＡは循環空気（Return Air）、ＥＡは排気（Exhaust Air）を示すものである。
【００６０】
以上の構成において循環経路２３の経路開閉手段２７ｂを開とすると共に、加湿空気供給経路２６の経路開閉手段２７ａを閉とした状態において、上述した動作により、本発明の空気中汚染物質除去装置を用いて空気中汚染物質の除去を行うことができる。また循環経路２３の経路開閉手段２７ｂを閉として、除塵部（図示省略）の加熱焼成と吸着部５の加熱脱離を行うことができる。また吸着部５の加熱脱離においては、加湿空気供給経路２６の経路開閉手段２７ａを開として、浴室の排気を加湿空気供給経路２６から加湿空気供給部１３を経て器体１内に供給することにより、上述したように臭気物質を効率よく、かつ安全に脱離させることができる。
【００６１】
次に図４は、吸着材として活性炭を用いた本発明の空気中汚染物質除去装置に対してVOCの除去性能を測定する手順を示すもので、また図５〜図７はその測定結果を示すものである。
図４に示すように、この測定では、まず、活性炭の初期能力を求める濃度減衰法除去試験を行う。一般に、吸着材としての活性炭にはホルムアルデヒドの除去能力の向上を図って添着剤が付加されており、この濃度減衰法除去試験では、添着剤がある状態での活性炭による各種VOCの除去能力を測定するものである。
次いで吸着部をヒータにより加熱して活性炭の添着剤を脱離する。
次いで活性炭の添着剤を脱離した後に、再び濃度減衰法除去試験を行って、添着剤が内状態での活性炭による各種VOCの除去能力を測定する。
次いで吸着部に高濃度のトルエンガスを供給して吸着材を汚染し、この状態において、再び濃度減衰法除去試験を行って、トルエン汚染後の活性炭による各種VOCの除去能力を測定する。
次いで吸着部をヒータにより加熱して活性炭を除去性能の回復を図り、その後に再び濃度減衰法除去試験を行って、加熱による回復後の活性炭による各種VOCの除去能力を測定する。
【００６２】
図５は各種のVOCに対しての活性炭の除去能力の変化を示すもので、左欄のデータは初期性能に対しての添着剤脱離後の性能の変化を示すものである。また中央欄のデータは、左欄の性能に対してのトルエン汚染後の性能の変化を示すものである。更に右欄は左欄の性能に対しての加熱による活性炭の回復後の性能の変化を示すものである。
【００６３】
更に図６は初期から図５の３局面の性能の変化を、VOCとしてホルムアルデヒドに着目して示すものである。同様に、図７は初期から図５の３局面の性能の変化を、VOCとしてトルエンに着目して示すものである。
【００６４】
以上の図５〜図７の測定結果から次のことが分かる。
１．吸着部を加熱し、ホルムアルデヒドの除去を意図した添着剤を脱離させることにより、ホルムアルデヒド除去能力（相当換気量）は初期性能の49.9％に劣化した。一方、他のVOCでは吸着性能に大きな性能の劣化はなく、各物質毎の除去率の平均では、95.8％であり、数％の低下に留まっている。また物質によっては、アセトン（110％）、メチルエチルケトン（112％）、ブタノール（133％）、ベンゼン（128％）、ｏ−キシレン（120％）等、添着剤の除去により、除去率が増大する物質も確認された。このことから、ホルムアルデヒドの除去を意図した添着剤を意図的に除去することにより、ある種のVOCの除去率を向上させることが分かる。
２．添着剤を脱離させた吸着部の活性炭に高濃度トルエンガスを通して破過させたところ、物質毎の除去能力の変化が明らかになった。トルエンでの除去性能の低下は著しく、添着剤脱離後の除去性能の13.5％までに劣化した。即ち低下率は86.5％である。一方、ホルムアルデヒドについては汚染前の74.5％であり、低下率は25.5％に留まった。また他のVOCでは殆ど影響を受けないものが多い。従ってこの除去装置において、ホルムアルデヒド除去性能は、VOC単体ガスによる汚染に対して影響を受けにくいことが分かった。
３．トルエンガスで汚染された吸着部の活性炭に対しての加熱脱離条件は下記の条件であり、トルエンの除去能力は添着剤脱離後の性能と比較して13.5％から95.4％となり、大きな回復性を示した。一方、ホルムアルデヒドは、上述したとおり、VOC単体ガスによる汚染に対して影響を受けにく、添着剤脱離後と比較して77.9％まで回復した。また、その他のVOCでは、略100％の回復性を示し、100％を越えるものもある。
加熱脱離条件
・通気量：1.5[m3/h]、加熱温度：350[°C]、加熱時間：5[h]
・供給空気の温度：28.6から36[°C]
・相対湿度：50±1[％]
【００６５】
本発明に係る空気中汚染物質除去装置は、以上の通りであり、フィルタの臭気発生要因を化学的に除外するという画期的な特徴がある。
【００６６】
（１）臭気物質
ａ．従来技術は空調機や空気清浄機などに搭載する臭気物質除去装置の除去性能の持続性が極めて短い欠点を持っていた。この問題に対し、本発明の装置では、活性炭等の吸着材を定期的に加熱脱離するものであり、これにより吸着性能が定期的に初期性能まで回復し、その臭気物質除去性能を永続的なものとした。
ｂ．臭気物質を除去する吸着部に付随して除塵部を設け、この除塵部は、金属フィルタ、カーボンフィルタ、ヒータ等で構成される新規な加熱焼成型フィルタとして構成されているので、捕集微生物粒子の定期的焼成除去を行うことができれる。これにより、臭気物質を生成するMVOCが発生しない。
ｃ．空気中に含まれる臭気物質のフィルタ内蓄積と再放散問題を根本的に防止できる。
【００６７】
（２）微生物粒子、アレルゲン粒子
空調機や空気清浄機などに搭載される従来の除塵装置では、ある種の微生物粒子やアレルゲン粒子が、機器内で増殖するケースがあり、当該問題の解決が急務の課題であった。これに対して本発明の装置では上述したとおり、加熱焼成型フィルタとして動作する除塵部を設けているため、これに捕集された微生物粒子は、定期的に焼成除去されるため、粉塵除去装置からの当該物質の増殖と発生が起こらず、連続的に微生物、アレルゲン粒子を除去でき、かつ再放散問題が根本的に解決できる。
【００６８】
（３）抗菌剤を含むフィルタが持つ課題
抗菌剤を含浸・コートした粉塵除去フィルタが有するような、抗菌剤の揮発に伴う室内汚染問題が回避でき、室内での制菌剤汚染問題が解決する。また、抗菌剤の揮発・劣化および湿度上昇に伴うフィルタ内微生物汚染が根本的に解決できる。
【００６９】
尚、本発明に係る空気中汚染物質除去装置は、吸着部５を加熱するヒーター９ａ，９ｂや除塵部１６を過熱するヒーター１７を、通過空気に対する本来の目的（微生物粒子やアレルゲン粒子の焼却消滅等）の利用以外に昇温の目的（予備暖房等）として利用することもできる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 器体
２ 断熱材
３ 空気入口
４ 空気出口
５ 吸着部
６ 吸着材
７ 点検口
８ 排気口
９（９ａ，９ｂ） ヒータ
１０ 温度制御器
１１ 耐熱性伸縮ダクト
１２ 空気ダクト
１３ 加湿空気供給部
１４ 防塵フィルタ
１５ 差圧検出手段
１６ 除塵部
１７ ヒータ
１８ 排気口
１９ 点検口
２０ 給気ファン
２１ 給気経路
２２ 外気取入経路
２３ 循環経路
２４ 排気ファン
２５（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ） 排気経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅等における循環型換気システム等に使用する空気中汚染物質除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気中汚染物質としては、（ａ）臭気物質、（ｂ）細菌、真菌（カビ）等の微生物粒子、（ｃ）花粉、ダニ等のアレルゲン粒子等があり、これらの汚染物質の処理は、室内環境を健康快適にする上で、極めて重要な課題である。このような課題に対して、各種の対策技術が検討され、一部実用化されているが、後述するように、未だ数々の問題点がある。
【０００３】
例えば従来技術として、特許文献１に記載のものは、空調機のフィルタの下流側の熱交換器を湿式とすることにより、フィルタで除去できない臭気物質、微生物粒子等を熱交換器の濡れ面にて除去しようとするものである。
【０００４】
また特許文献２に記載のものは、空調機における凝縮器の下流側に、凝縮器からの水飛びを防止するためのマット状フィルタを設け、このマット状フィルタは、抗菌剤を塗布又は染み込ませることにより、雑菌の繁殖を防止しようとするものである。
【０００５】
また特許文献３に記載のものは、空調器具の給排気口用の脱臭フィルタに関するもので、この脱臭フィルタは、活性炭等の物理的吸着型脱臭剤や抗菌剤、光触媒等を不織布に染み込ませて構成されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３０２７３５号公報
【特許文献２】特開平９−１８４６４１号公報
【特許文献３】特開２００６−２８０９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
次に従来技術の概要と、その問題点を、上述した空気中汚染物質毎に説明する。
【０００８】
（ａ）臭気物質
空調機や空気清浄機からの臭気発生要因が徐々に明らかになっているが、その問題は空調機や空気清浄機に搭載されたフィルタから臭気物質が発生することにある。即ち、フィルタの臭気発生要因は、(1)フィルタ部における臭気物質除去性能がそもそも小さく、また、その持続性が極めて短いこと、(2)MVOC(Mold Volatile organic compounds ；以下MVOC)が発生すること、(3)除去対象空気中に含まれる汚染物質の蓄積と再放散が生ずること、(4)抗菌フィルタにおいては抗菌剤の揮発・劣化および湿度上昇に伴う抗菌性能の低下が生ずることにある。
【０００９】
従来の空調機や空気清浄機において、臭気物質は活性炭等のガス除去フィルタで除去される。ただし、臭気物質等のガス状汚染物質の除去性能は、活性炭使用量に比例するが、最近の研究報告でその除去性能の持続性が極めて短い実態が判明した。例えば、通常環境で家庭用空気清浄機を連続運転させたところ、運転２ヶ月後のHCHO除去性能は半減する実態が明らかになっている。（非特許文献１参照）
【００１０】
ところで空気調和設備ではフィルタ内に捕捉された微生物粒子の増殖が生じ、その活動に伴ってある種のVOC(Volatile organic compounds)が生成される。これはMVOCと呼ばれ、室内空気を汚染する。そのためその有効な対策が求められていた。例えば上述した特許文献２、特許文献３にも記載されているとおり、在来、MVOC生成抑制のためにフィルタに抗菌剤を含浸させる技術が行われている。
【００１１】
ただし、抗菌剤利用の当該技術には、臭気汚染のみならず以下の問題がある。即ち、(1)機器運転に伴い使用抗菌剤がガス状汚染物質として室内に拡散し、室内汚染問題が生ずること、(2)空気中湿度の上昇に伴い菌の繁殖抑制（抗菌）効果が低下すること、(3)使用時間の増大に伴い抗菌性能が低下すること、(4)抗菌性能の低下に伴いフィルタの臭気発生量が増大することなどの問題がある。いずれにしても、空調機器や空気清浄機が発生する臭気物質放散問題は、解決が急務の課題である。
【００１２】
【非特許文献１】野崎淳夫他、「家庭用空気清浄機の汚染物質除去性能の持続性に関する研究（その１）」、日本建築学会大会学術講演論文集、社団法人日本建築学会、2008年9月、D-II、p.825-826
【００１３】
（ｂ）微生物粒子
重症急性呼吸器症候群（SARS）とインフルエンザなどを引き起こす空中微生物粒子の室内侵入と侵入後の処理に空気清浄機や空調機に期待が寄せられている。ところが、空調機や空気清浄機のフィルタに捕捉されたこれらの微生物粒子は、時としてフィルタ内が同物質の増殖に適した環境になるため、粒子数がフィルタの保持容量を超えて、再放散して室内に放出される。この再放散現象は、是非とも解決しなければならない課題である。
【００１４】
（ｃ）花粉・ダニ等のアレルゲン粒子
アレルゲン粒子には花粉、ダニ、カビ等があり、これらがアレルギー性鼻炎、気管支ぜんそく、アトピー性皮膚炎等の様々なアレルギー疾患を引き起こす。花粉症の原因物質はスギ花粉ばかりではなく、カモガヤ、ブタクサ、ヒノキ等数多い。これらは、ほぼ１年を通して飛散しており、通年性のアレルギー性鼻炎を引き起こしている。また、ダニ、カビ等のハウスダストも同様に通年性アレルギー疾患の原因物質である。
【００１５】
したがって、空調機や空気清浄機では、これらのアレルゲン粒子を機器内で増殖させることなく、連続的に除去しなければならない。
ところが、微生物粒子と同様に、空調機や空気清浄機のフィルタに捕捉された一部のアレルゲン粒子は、時としてフィルタ内が同物質の増殖に適した環境になるため、再放散して室内に放出される。この再放散現象は、是非とも解決しなければならない課題である。また、機器搭載の従来のフィルタでは、連続的な当該物質の除去は困難な状況にあり、フィルタの除去容量を超えて、同物質を室内に再放散させる欠点を持っている。
【００１６】
本発明は、以上に述べた課題を解決することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題を解決するために、本発明では、請求項１において、空気入口と空気出口を設けた断熱性の器体内に、吸着剤を充填した吸着部を設けると共に、吸着部を加熱可能なヒーターを設け、更に加熱生成物の排気口を設け、空気入口と空気出口を空調系統の空気ダクトに接続する構成とした空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００１８】
また請求項２では、請求項１において、吸着部の入口側を除塵部として構成し、器体に加熱生成物の排気口を設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００１９】
また請求項３では、空気入口と空気出口を設けた断熱性の器体内に、吸着剤を充填した吸着部を設けると共に、吸着部よりも入口側に耐熱性の除塵部を設け、吸着部と除塵部を加熱可能なヒータを設けると共に、加熱生成物の排気口を設け、空気入口と空気出口を空調系統の空気ダクトに接続する構成とした空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２０】
また請求項４では、請求項１〜３において、吸着部は、耐熱性の籠内にペレット状吸着材を充填した構成とし、器体の下側に、籠内の吸着材を出入可能な点検口を設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２１】
また請求項５では、請求項３において、除塵部は、耐熱性のネットフィルタにより構成し、器体の下側にネットフィルタの点検口を設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２２】
また請求項６では、請求項１〜５において、吸着部を加熱可能なヒーターを、吸着部に設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２３】
また請求項７では、請求項１〜６において、吸着部を加熱可能なヒーターを、器体の内面に設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２４】
また請求項８では、請求項３又は５において、除塵部を加熱可能なヒーターを、除塵部に設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２５】
また請求項９では、請求項１〜８において、空気入口と空気出口は、夫々耐熱性伸縮ダクトを介して空調系統の空気ダクトに接続する構成とした空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２６】
また請求項１０では、請求項１〜９において、器体よりも上流側の空調系統に除塵フィルタを設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２７】
また請求項１１では、請求項１〜１０において、器体に加湿空気供給部を設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２８】
また請求項１２では、請求項１〜１１において、器体よりも上流側の空調系統に加湿空気供給部を設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【００２９】
また請求項１３では、請求項１〜１２において、吸着部の上流側と下流側の差圧検出手段を設けた空気中汚染物質除去装置を提案する。
【発明の効果】
【００３０】
まず請求項３の空気中汚染物質除去装置において、臭気物質、微生物粒子、アレルゲン物質などの汚染物質を含む処理対象空気が、空調系統の空気ダクトを経て空気入口から器体内に流入すると、処理対象空気中の微生物粒子とアレルゲン粒子は、金属ネットフィルタまたはカーボンファイバネットフィルタ等の耐熱性のネットフィルタ等により構成される耐熱性の除塵部において捕捉される。一方、処理対象空気中の臭気物質の多くはガス状物質であり、除塵部を通過するが、次いで吸着部に流入して、吸着部に充填された吸着材に吸着される。こうして、吸着部を通過した処理対象空気は、汚染物質が除去されて清浄空気となって空気出口を経て器体から流出し、空調系統の空気ダクトに流入して、空調に供される。
【００３１】
ここで、耐熱性の除塵部をヒータにより加熱することにより、除塵部に捕捉された微生物粒子やアレルゲン粒子は焼却消滅され、加熱生成物として、微量の水と二酸化炭素および炭素化合物となる。そして水と二酸化炭素は排気口から外気に排出することができ、また炭素化合物は点検口から排出することができる。
【００３２】
一方、吸着部をヒータにより加熱することにより、吸着部に充填されている吸着材に吸着された臭気物質は加熱により吸着材から脱離し、排気口から外気に排出される。
【００３３】
このように必要に応じてヒータを動作させて、耐熱性の除塵部の加熱焼成及び吸着材の加熱脱離を行うことにより、空気中汚染物質の除去効果を持続させることができる。
【００３４】
ヒータを動作させて加熱焼成及び加熱脱離を行わせる吸着部と除塵部は、断熱性の器体内に設けているので、器体の外側温度を安全な温度に維持することができる。
【００３５】
請求項１の空気中汚染物質除去装置では、請求項１のものから、器体内の除塵部を省略したもので、この構成においては、例えば請求項１０のように、器体の上流側に接続した空調系統に除塵フィルタを設けて除塵機能を発揮させることができる。
【００３６】
一方、請求項２の空気中汚染物質除去装置では、吸着部の入口側を除塵部として除塵機能を発揮させることができる。
【００３７】
ここで、器体の空気入口と空気出口は、夫々耐熱性伸縮ダクトを介して空調系統の空気ダクトに接続する構成とすることにより、上述した加熱焼成及び加熱脱離の前後における器体の膨張収縮を吸収することができる。
【００３８】
器体又は器体よりも上流側の空調系統に加湿空気供給部を設けて、吸着部の加熱脱離に際して、加湿空気を与えることでより効果的な脱離を行うことができ、この加湿空気は加熱されることで臭気物質を効率よくかつ安全に脱離させることが出来る。
【００３９】
上述した除塵部の加熱焼成と吸着部の加熱脱離は、タイマー機能を有する温度制御器により定期的に行うことができる。また吸着部の加熱脱離においては、吸着部の上流側と下流側の差圧検出手段を設け、差圧が設定値に至った際に加熱脱離を行うように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す模式的説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す模式的説明図である。
【図３】本発明を空調システムに応用した例を示す系統説明図である。
【図４】吸着材として活性炭を用いた本発明の空気中汚染物質除去装置に対してVOCの除去性能を測定する手順を示す流れ図である。
【図５】図４の手順により測定した結果を示すものである。
【図６】図４の手順により測定した結果を示すものである。
【図７】図４の手順により測定した結果を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
次に本発明の最良の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
まず、図１は本発明の空気中汚染物質除去装置の第１の実施の形態を示すものである。
符号１は器体であり、この器体１は外周に設けた断熱材２により断熱性としており、空気入口３と空気出口４を設けている。符号５は吸着部を示すもので、吸着部５には、活性炭やゼオライト、炭素系セラミック等の加熱により再生可能な適宜の吸着材６を充填している。この実施の形態では、吸着部５は、耐熱性金属等で構成した籠内にペレット状の吸着材６を充填して構成している。吸着材６としての活性炭、ゼオライト等は、相当数の加熱脱離に耐え得るが、その補充や点検等のために器体１に点検口７を設けている。また器体１の上側には、排気口８を設けている。更に器体１には、吸着部５を加熱する加熱手段としてヒータ９（９ａ，９ｂ）を設けている。即ち、この実施の形態では、吸着部５を加熱するためのヒータとして、吸着部５内に設けた、例えば線状のヒータ９ａと、器体１の内面に設けた面状のヒータ９ｂとから構成している。この他、ヒータ９は、吸着部５を効果的に加熱可能であれば、吸着部５内のみに設けても良いし、吸着部の外側に近接して設けても良いし、適宜に設けることができる。符号１０はヒータ９ａ，９ｂを制御する温度制御器であり、この温度制御器１０には、ヒーター９ａ，９ｂのＯＮ時点やＯＮ時間等を設定するタイマー機能を構成している。尚、温度制御器１０はタイマー機能に代えて、操作者が手動でＯＮ−ＯＦＦ操作をする構成とすることもできる。
【００４２】
以上の構成において、器体１の空気入口３と空気出口４は、夫々耐熱性伸縮ダクト１１を介して空調系統の空気ダクト１２に接続する構成としている。そしてこの実施の形態においては、器体１よりも上流側の空調系統に加湿空気供給部１３と除塵フィルタ１４を設けると共に、吸着部５の上流側と下流側の差圧検出手段１５を設けている。尚、これらは必須ではなく、必要に応じて設けるものである。
【００４３】
次に図２は本発明の空気中汚染物質除去装置の第２の実施の形態を示すもので、この第２の実施の形態は、第１の実施の形態の装置の器体１内に除塵部を設けたものである。従って第１の実施の形態と同様な構成要素には、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
即ち、この第２の実施の形態では、器体１内の吸着部５よりも入口側に耐熱性の除塵部１６を設けると共に、この除塵部１６を加熱可能なヒータ１７を設け、そして器体１には、吸着部５と同様に、加熱生成物の排気口１８と点検口１９を設けた構成である。
【００４４】
ここで、耐熱性の除塵部１６は、例えば金属製やカーボンファイバー製のネットフィルタにより構成することができる。そして、このネットフィルタに近接して、それを加熱するためのヒータとして、例えば複数の線状のヒータを並設した構成とすることができる。
【００４５】
以上の図２の構成の空気中汚染物質除去装置において、臭気物質、微生物粒子、アレルゲン物質などの汚染物質を含む処理対象空気は、器体１の上流側において、除塵フィルタ１４により塵埃が除去された後、空調系統の空気ダクト１２を経て空気入口３から器体１内に流入する。流入した処理対象空気中の微生物粒子とアレルゲン粒子は、上述したように金属ネットフィルタまたはカーボンファイバネットフィルタ等の耐熱性のネットフィルタ等により構成される耐熱性の除塵部１７において捕捉される。一方、処理対象空気中の臭気物質の多くはガス状物質であるから、除塵部を通過するが、次いで吸着部５に流入し、吸着部５に充填された吸着材６に吸着される。
【００４６】
こうして、吸着部５を通過した処理対象空気は、上述したような汚染物質が除去されて清浄空気となって、空気出口４を経て器体１から流出し、空調系統の空気ダクト１２に流入して、空調に供される。
【００４７】
除塵部１６に捕捉されて溜まった微生物粒子やアレルゲン粒子は、ヒータ１７をＯＮとして除塵部１６を加熱することで、焼却消滅することができる。即ち、溜まった微生物粒子やアレルゲン粒子は、加熱生成物として、微量の水と二酸化炭素および炭素化合物となるので、水と二酸化炭素は排気口１８から外気に排出することができ、また炭素化合物は点検口１９から排出することができる。
【００４８】
一方、吸着部５をヒータ９ａ，９ｂにより加熱することにより、吸着部５に充填されている吸着材６に吸着された臭気物質は加熱により吸着材６から脱離し、排気口８から外気に排出される。
【００４９】
吸着材６に吸着されたアンモニア、VOC等の臭気物質の多くは、200〜350℃程度の昇温と通気により、脱離することができる。例えば、試作装置を用いて脱離性を実験により検証したところ、VOCは通気量：1.5(m3/h)、加熱温度：約250〜350℃、加熱時間：3hでほぼ100%除去できた。そして加熱時には、器体１内において加熱された空気は臭気物質と共に排気口８から効果的に排出できた。
【００５０】
このように、この実施の形態の空気中汚染物質除去装置では、必要に応じてヒータ１７又はヒータ９ａ，９ｂを動作させて、耐熱性の除塵部１６の加熱焼成及び吸着材６の加熱脱離を行うことにより、空気中汚染物質の除去効果を持続させことができる。
【００５１】
ヒータ１７又はヒータ９ａ，９ｂを動作させて加熱焼成及び加熱脱離を行わせる吸着部５と除塵部１６は、断熱材２で覆った断熱性の器体１内に設けているので、器体１の外側温度を安全な温度に維持することができる。上記試作装置においてヒータ９ａ，９ｂの動作時の器体１の表面温度を測定すると38℃以下であり、火傷や火災等の危険性がなく、安全性が確認された。
【００５２】
この実施の形態においては、器体１よりも上流側の空調系統に加湿空気供給部１３を設けており、上述した吸着部５の加熱脱離に際して、加湿空気を与えることができ、この加湿空気により、臭気物質を効率よく、かつ安全に脱離させることができる。この実施の形態では、加湿空気供給部１３は器体１よりも上流側の空調系統に設けているが、器体１内に直接的に供給可能な構成とすることもできる。
【００５３】
また、この実施の形態では、除塵部１６の加熱焼成と吸着部５の加熱脱離を、タイマー機能を有する温度制御器１０により定期的に行うようにすることができる。また吸着部５の加熱脱離においては、吸着部５の上流側と下流側の差圧検出手段１５を設け、差圧が設定値に至った際に加熱脱離を行うように構成することもできる。上述したとおり、温度制御器１０は、上述したとおり、タイマー機能に代えて、操作者が手動でＯＮ−ＯＦＦ操作をするように構成することもできる。
【００５４】
図１に示す第１の実施の形態では、第２の実施の形態の構成から、器体１内の除塵部１６を省略したものであるから、その動作は自明であるので説明は省略する。
【００５５】
しかしながら第１の実施の形態においては、吸着部５の入口側を除塵部１６として構成することもできる。即ち、吸着部５を構成する籠の少なくとも入口側を、上記ネットフィルタ１７と同様な金属ネットやカーボンファイバネットにより構成することにより、吸着部５の入口側を除塵部１６として構成することもできる。
【００５６】
更に、この実施の形態においては、器体１の空気入口３と空気出口４は、夫々耐熱性伸縮ダクト１１を介して空調系統の空気ダクト１２に接続する構成としているので、上述した加熱焼成及び加熱脱離の前後における器体１の膨張収縮を吸収することができる。
【００５７】
次に図３は本発明に係る空気中汚染物質除去装置を循環型換気システムに応用した実施の形態を示すものである。
符号２０は給気ファンであり、この給気ファン２０から室内に至る給気経路２１、屋外から給気ファン２０に至る外気取入経路２２及び室内から給気ファン２０に至る循環経路２３を構成している。一方、符号２４は排気ファンであり、室内から排気ファン２４を経て屋外に至る排気経路２５を構成している。符号２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、浴室、洗面所、便所等の各所からの排気経路を示すものである。
【００５８】
そして循環経路２３に本発明に係る空気中汚染物質除去装置を構成する器体１を配置しており、また浴室からの排気経路２５ａから分岐して加湿空気供給経路２６を構成し、この加湿空気供給経路２６を上記加湿空気供給部１３に接続している。符号２７ａ，２７ｂは経路開閉手段のダンパーである。
【００５９】
尚、図３において、記号ＯＡは外気（Outside
Air）、ＳＡは給気（Supply Air）、ＲＡは循環空気（Return Air）、ＥＡは排気（Exhaust Air）を示すものである。
【００６０】
以上の構成において循環経路２３の経路開閉手段２７ｂを開とすると共に、加湿空気供給経路２６の経路開閉手段２７ａを閉とした状態において、上述した動作により、本発明の空気中汚染物質除去装置を用いて空気中汚染物質の除去を行うことができる。また循環経路２３の経路開閉手段２７ｂを閉として、除塵部（図示省略）の加熱焼成と吸着部５の加熱脱離を行うことができる。また吸着部５の加熱脱離においては、加湿空気供給経路２６の経路開閉手段２７ａを開として、浴室の排気を加湿空気供給経路２６から加湿空気供給部１３を経て器体１内に供給することにより、上述したように臭気物質を効率よく、かつ安全に脱離させることができる。
【００６１】
次に図４は、吸着材として活性炭を用いた本発明の空気中汚染物質除去装置に対してVOCの除去性能を測定する手順を示すもので、また図５〜図７はその測定結果を示すものである。
図４に示すように、この測定では、まず、活性炭の初期能力を求める濃度減衰法除去試験を行う。一般に、吸着材としての活性炭にはホルムアルデヒドの除去能力の向上を図って添着剤が付加されており、この濃度減衰法除去試験では、添着剤がある状態での活性炭による各種VOCの除去能力を測定するものである。
次いで吸着部をヒータにより加熱して活性炭の添着剤を脱離する。
次いで活性炭の添着剤を脱離した後に、再び濃度減衰法除去試験を行って、添着剤が内状態での活性炭による各種VOCの除去能力を測定する。
次いで吸着部に高濃度のトルエンガスを供給して吸着材を汚染し、この状態において、再び濃度減衰法除去試験を行って、トルエン汚染後の活性炭による各種VOCの除去能力を測定する。
次いで吸着部をヒータにより加熱して活性炭を除去性能の回復を図り、その後に再び濃度減衰法除去試験を行って、加熱による回復後の活性炭による各種VOCの除去能力を測定する。
【００６２】
図５は各種のVOCに対しての活性炭の除去能力の変化を示すもので、左欄のデータは初期性能に対しての添着剤脱離後の性能の変化を示すものである。また中央欄のデータは、左欄の性能に対してのトルエン汚染後の性能の変化を示すものである。更に右欄は左欄の性能に対しての加熱による活性炭の回復後の性能の変化を示すものである。
【００６３】
更に図６は初期から図５の３局面の性能の変化を、VOCとしてホルムアルデヒドに着目して示すものである。同様に、図７は初期から図５の３局面の性能の変化を、VOCとしてトルエンに着目して示すものである。
【００６４】
以上の図５〜図７の測定結果から次のことが分かる。
１．吸着部を加熱し、ホルムアルデヒドの除去を意図した添着剤を脱離させることにより、ホルムアルデヒド除去能力（相当換気量）は初期性能の49.9％に劣化した。一方、他のVOCでは吸着性能に大きな性能の劣化はなく、各物質毎の除去率の平均では、95.8％であり、数％の低下に留まっている。また物質によっては、アセトン（110％）、メチルエチルケトン（112％）、ブタノール（133％）、ベンゼン（128％）、ｏ−キシレン（120％）等、添着剤の除去により、除去率が増大する物質も確認された。このことから、ホルムアルデヒドの除去を意図した添着剤を意図的に除去することにより、ある種のVOCの除去率を向上させることが分かる。
２．添着剤を脱離させた吸着部の活性炭に高濃度トルエンガスを通して破過させたところ、物質毎の除去能力の変化が明らかになった。トルエンでの除去性能の低下は著しく、添着剤脱離後の除去性能の13.5％までに劣化した。即ち低下率は86.5％である。一方、ホルムアルデヒドについては汚染前の74.5％であり、低下率は25.5％に留まった。また他のVOCでは殆ど影響を受けないものが多い。従ってこの除去装置において、ホルムアルデヒド除去性能は、VOC単体ガスによる汚染に対して影響を受けにくいことが分かった。
３．トルエンガスで汚染された吸着部の活性炭に対しての加熱脱離条件は下記の条件であり、トルエンの除去能力は添着剤脱離後の性能と比較して13.5％から95.4％となり、大きな回復性を示した。一方、ホルムアルデヒドは、上述したとおり、VOC単体ガスによる汚染に対して影響を受けにく、添着剤脱離後と比較して77.9％まで回復した。また、その他のVOCでは、略100％の回復性を示し、100％を越えるものもある。
加熱脱離条件
・通気量：1.5[m3/h]、加熱温度：350[°C]、加熱時間：5[h]
・供給空気の温度：28.6から36[°C]
・相対湿度：50±1[％]
【００６５】
本発明に係る空気中汚染物質除去装置は、以上の通りであり、フィルタの臭気発生要因を化学的に除外するという画期的な特徴がある。
【００６６】
（１）臭気物質
ａ．従来技術は空調機や空気清浄機などに搭載する臭気物質除去装置の除去性能の持続性が極めて短い欠点を持っていた。この問題に対し、本発明の装置では、活性炭等の吸着材を定期的に加熱脱離するものであり、これにより吸着性能が定期的に初期性能まで回復し、その臭気物質除去性能を永続的なものとした。
ｂ．臭気物質を除去する吸着部に付随して除塵部を設け、この除塵部は、金属フィルタ、カーボンフィルタ、ヒータ等で構成される新規な加熱焼成型フィルタとして構成されているので、捕集微生物粒子の定期的焼成除去を行うことができれる。これにより、臭気物質を生成するMVOCが発生しない。
ｃ．空気中に含まれる臭気物質のフィルタ内蓄積と再放散問題を根本的に防止できる。
【００６７】
（２）微生物粒子、アレルゲン粒子
空調機や空気清浄機などに搭載される従来の除塵装置では、ある種の微生物粒子やアレルゲン粒子が、機器内で増殖するケースがあり、当該問題の解決が急務の課題であった。これに対して本発明の装置では上述したとおり、加熱焼成型フィルタとして動作する除塵部を設けているため、これに捕集された微生物粒子は、定期的に焼成除去されるため、粉塵除去装置からの当該物質の増殖と発生が起こらず、連続的に微生物、アレルゲン粒子を除去でき、かつ再放散問題が根本的に解決できる。
【００６８】
（３）抗菌剤を含むフィルタが持つ課題
抗菌剤を含浸・コートした粉塵除去フィルタが有するような、抗菌剤の揮発に伴う室内汚染問題が回避でき、室内での制菌剤汚染問題が解決する。また、抗菌剤の揮発・劣化および湿度上昇に伴うフィルタ内微生物汚染が根本的に解決できる。
【００６９】
尚、本発明に係る空気中汚染物質除去装置は、吸着部５を加熱するヒーター９ａ，９ｂや除塵部１６を過熱するヒーター１７を、通過空気に対する本来の目的（微生物粒子やアレルゲン粒子の焼却消滅等）の利用以外に昇温の目的（予備暖房等）として利用することもできる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 器体
２ 断熱材
３ 空気入口
４ 空気出口
５ 吸着部
６ 吸着材
７ 点検口
８ 排気口
９（９ａ，９ｂ） ヒータ
１０ 温度制御器
１１ 耐熱性伸縮ダクト
１２ 空気ダクト
１３ 加湿空気供給部
１４ 防塵フィルタ
１５ 差圧検出手段
１６ 除塵部
１７ ヒータ
１８ 排気口
１９ 点検口
２０ 給気ファン
２１ 給気経路
２２ 外気取入経路
２３ 循環経路
２４ 排気ファン
２５（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ） 排気経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気入口と空気出口を設けた断熱性の器体内に、吸着剤を充填した吸着部を設けると共に、吸着部を加熱可能なヒーターを設け、更に加熱生成物の排気口を設け、空気入口と空気出口を空調系統の空気ダクトに接続する構成としたことを特徴とする空気中汚染物質除去装置。
【請求項２】
吸着部の入口側を除塵部として構成し、器体に加熱生成物の排気口を設けたことを特徴とする請求項１に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項３】
空気入口と空気出口を設けた断熱性の器体内に、吸着剤を充填した吸着部を設けると共に、吸着部よりも入口側に耐熱性の除塵部を設け、吸着部と除塵部を加熱可能なヒータを設けると共に、加熱生成物の排気口を設け、空気入口と空気出口を空調系統の空気ダクトに接続する構成としたことを特徴とする空気中汚染物質除去装置。
【請求項４】
吸着部は、耐熱性の籠内にペレット状吸着材を充填した構成とし、器体の下側に、籠内の吸着材を出入可能な点検口を設けたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項５】
除塵部は、耐熱性のネットフィルタにより構成し、器体の下側にネットフィルタの点検口を設けたことを特徴とする請求項３に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項６】
吸着部を加熱可能なヒーターを、吸着部に設けたことを特徴とする請求項１〜５までのいずれか１項に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項７】
吸着部を加熱可能なヒーターを、器体の内面に設けたことを特徴とする請求項１〜６までのいずれか１項に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項８】
除塵部を加熱可能なヒーターを、除塵部に設けたことを特徴とする請求項３又は５に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項９】
空気入口と空気出口は、夫々耐熱性伸縮ダクトを介して空調系統の空気ダクトに接続する構成としたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項１０】
器体よりも上流側の空調系統に除塵フィルタを設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項１１】
器体に加湿空気供給部を設けたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項１２】
器体よりも上流側の空調系統に加湿空気供給部を設けたことを特徴とする請求項１〜１１までのいずれか１項に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項１３】
吸着部の上流側と下流側の差圧検出手段を設けたことを特徴とする請求項１〜１２までのいずれか１項に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項１】
空気入口と空気出口を設けた断熱性の器体内に、吸着剤を充填した吸着部を設けると共に、吸着部を加熱可能なヒーターを設け、更に加熱生成物の排気口を設け、空気入口と空気出口を空調系統の空気ダクトに接続する構成としたことを特徴とする空気中汚染物質除去装置。
【請求項２】
吸着部の入口側を除塵部として構成し、器体に加熱生成物の排気口を設けたことを特徴とする請求項１に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項３】
空気入口と空気出口を設けた断熱性の器体内に、吸着剤を充填した吸着部を設けると共に、吸着部よりも入口側に耐熱性の除塵部を設け、吸着部と除塵部を加熱可能なヒータを設けると共に、加熱生成物の排気口を設け、空気入口と空気出口を空調系統の空気ダクトに接続する構成としたことを特徴とする空気中汚染物質除去装置。
【請求項４】
吸着部は、耐熱性の籠内にペレット状吸着材を充填した構成とし、器体の下側に、籠内の吸着材を出入可能な点検口を設けたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項５】
除塵部は、耐熱性のネットフィルタにより構成し、器体の下側にネットフィルタの点検口を設けたことを特徴とする請求項３に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項６】
吸着部を加熱可能なヒーターを、吸着部に設けたことを特徴とする請求項１〜５までのいずれか１項に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項７】
吸着部を加熱可能なヒーターを、器体の内面に設けたことを特徴とする請求項１〜６までのいずれか１項に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項８】
除塵部を加熱可能なヒーターを、除塵部に設けたことを特徴とする請求項３又は５に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項９】
空気入口と空気出口は、夫々耐熱性伸縮ダクトを介して空調系統の空気ダクトに接続する構成としたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項１０】
器体よりも上流側の空調系統に除塵フィルタを設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項１１】
器体に加湿空気供給部を設けたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項１２】
器体よりも上流側の空調系統に加湿空気供給部を設けたことを特徴とする請求項１〜１１までのいずれか１項に記載の空気中汚染物質除去装置。
【請求項１３】
吸着部の上流側と下流側の差圧検出手段を設けたことを特徴とする請求項１〜１２までのいずれか１項に記載の空気中汚染物質除去装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１６７０７３（Ｐ２０１０−１６７０７３Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１８４６（Ｐ２００９−１１８４６）
【出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【出願人】（３０１０７１０２２）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（５０９０２３１７１）大成建設ハウジング株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【出願人】（３０１０７１０２２）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（５０９０２３１７１）大成建設ハウジング株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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