空気調和機の有害化学ガス除去方法、空気調和機、および有害化学ガス除去フィルタ
【課題】有害化学ガスの除去率を向上するとともに、使用寿命を長くする空気調和機の有害化学ガス除去方法、空気調和機、および有害化学ガス除去フィルタを提供する。
【解決手段】空気調和機１１は、有害化学ガスを吸着・分解する有害化学ガス除去フィルタ１０と、有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着された有害化学ガスを脱着させるためのエネルギー発生部とを備えている。有害化学ガス除去フィルタ１０は、有害化学ガスを吸着する吸着６部と、吸着部６で吸着された有害化学ガスを分解する分解部７とを備えている。空気調和機１１の有害化学ガス除去方法は、有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着する吸着工程と、有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着された有害化学ガスを分解する分解工程とを備えている。
【解決手段】空気調和機１１は、有害化学ガスを吸着・分解する有害化学ガス除去フィルタ１０と、有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着された有害化学ガスを脱着させるためのエネルギー発生部とを備えている。有害化学ガス除去フィルタ１０は、有害化学ガスを吸着する吸着６部と、吸着部６で吸着された有害化学ガスを分解する分解部７とを備えている。空気調和機１１の有害化学ガス除去方法は、有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着する吸着工程と、有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着された有害化学ガスを分解する分解工程とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機の有害化学ガス除去方法、空気調和機、および有害化学ガス除去フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、室内の機密性が高くなるにしたがって、壁紙の接着剤や新建材などから発生する揮発性有害化学物質の人体に及ぼす影響がシックハウス症候群や化学物質過敏症として現れている。１０〜２０人に１人は、揮発性有害化学物質による健康障害であると言われている。
【０００３】
この揮発性有害化学物質の代表とされているホルムアルデヒドは、無色の気体で、刺激臭を有している。ホルムアルデヒドを吸ってしまうと、主に目、鼻および喉に対する刺激が強く、吐き気、呼吸困難がおきる場合がある。また、発ガン性があることも指摘されている。そのため、新築の建造物については、これらの症状に対応すべく、脱ホルマリン化が進行しつつある。しかし、脱ホルマリン化の処置を行なわずに既に建てられてしまった建築については、その対策がほとんど施されていないため、ホルムアルデヒドなどの揮発性有害化学物質を低減または除去することができる空調システムが求められている。
【０００４】
このような揮発性有害化学物質などの有害化学ガスを除去する方法としては、現在、主に活性炭を素材とする有害化学物質除去フィルタを使用する方法が採用されている。活性炭の例として、たとえば、特開２００１−１６４４３０号公報（特許文献１）に、活性炭繊維が開示されている。特許文献１には、活性炭繊維の比表面積は、７００〜２０００ｍ２／ｇであることが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１６４４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような活性炭繊維を使った有害ガス除去フィルタは、ホルムアルデヒドなどの有害化学ガスの吸着性が低く、吸着に利用できる面積が活性炭全体の表面積の１％以下である。そのため、活性炭繊維の単位質量あたりに吸着できるホルムアルデヒドは数ｍｇ以下である。よって、有害化学ガスを吸着できる量が少なく、有害化学ガスの除去率が低いという問題がある。
【０００６】
また、活性炭繊維の表面に有害化学ガスの気体分子が吸着し、表面全体が有害化学ガスの気体分子に覆われると除去効果がなくなる。そのため、繊維状活性炭の使用寿命は１年以下と短かった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、有害化学ガスの除去率を向上するとともに、使用寿命を長くする空気調和機の有害化学ガス除去方法、空気調和機、および有害化学ガス除去フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の空気調和機の有害化学ガス除去方法によれば、有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタに吸着する吸着工程と、有害化学ガス除去フィルタに吸着された有害化学ガスを分解する分解工程とを備えている。
【０００９】
上記空気調和機の有害化学ガス除去方法において好ましくは、分解工程は、吸着工程において有害化学ガス除去フィルタに吸着された有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタから脱着させる脱着工程を含む。
【００１０】
上記空気調和機の有害化学ガス除去方法において好ましくは、分解工程において吸着工程で吸着された有害化学ガスを分解する流速が、吸着工程において有害化学ガスを吸着する流速よりも遅いことを特徴とする。
【００１１】
上記空気調和機の有害化学ガス分解除去方法において好ましくは、吸着工程は、室内温度で有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタに吸着することを特徴とする。
【００１２】
本発明の空気調和機によれば、有害化学ガスを吸着・分解する有害化学ガス除去フィルタと、有害化学ガス除去フィルタに吸着された有害化学ガスを脱着させるためのエネルギー発生部とを備えている。
【００１３】
上記空気調和機において好ましくは、エネルギー発生部が加熱手段を含む。また、上記空気調和機において好ましくは、エネルギー発生部が過熱水蒸気発生手段を含む。また、上記空気調和機において好ましくは、エネルギー発生部が電界発生手段を含む。
【００１４】
上記空気調和機において好ましくは、有害化学ガス除去フィルタが、吸着部と分解部とを含む。
【００１５】
上記空気調和機において好ましくは、運転時に、吸着部により有害化学ガスを吸着させ、運転停止時または運転開始時の少なくともいずれか一方の時に、分解部により吸着された有害化学ガスを分解する制御手段をさらに備えている。
【００１６】
上記空気調和機において好ましくは、分解部において吸着された有害化学ガスを分解する流速が、吸着部において有害化学ガスが吸着される流速よりも遅いことを特徴とする。
【００１７】
本発明の有害化学ガス除去フィルタによれば、上記空気調和機に用いられる有害化学ガス除去フィルタであって、有害化学ガスを吸着する吸着部と、吸着部で吸着された有害化学ガスを分解する分解部とを備えている。
【００１８】
上記有害化学ガス除去フィルタにおいて好ましくは、吸着部が室内温度で有害化学ガスを吸着する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の空気調和機の有害化学ガスの除去方法によれば、吸着工程で有害化学ガスを吸着し、分解工程で有害化学ガスを分解する。吸着工程と分解工程とを備えることにより、有害化学ガスを吸着する能力を向上して、有害化学ガスの除去率を向上することができる。また、吸着工程と分解工程とを別の工程としているので、分解工程を実施することにより、吸着工程で再度有害化学ガスを吸着することができる。そのため、空気調和機の有害化学ガス除去フィルタの使用寿命を長くすることが可能となる。
【００２０】
本発明の空気調和機によれば、有害化学ガス除去フィルタにより有害化学ガスを吸着し、エネルギー発生部により有害化学ガス除去フィルタに吸着した有害化学ガスを脱着し、有害化学ガス除去フィルタにより脱着した有害化学ガスを無害のガスに分解する。そのため、有害化学ガスを多く吸着できるので、有害化学ガスの除去率を向上することができる。また、有害化学ガス除去フィルタで有害化学ガスを多く吸着できるので、空気調和機の有害化学ガス除去フィルタの使用寿命を長くすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１を参照して、本発明の実施の形態１における空気調和機について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における空気調和機の概略図であり、内部構造を示すため一部破断して図示している。実施の形態１における空気調和機１１は、図１に示すように、有害化学ガスを吸着・分解する有害化学ガス除去フィルタ１０と、エネルギー発生部であるヒータ３とを備えている。
【００２３】
詳細には、図１に示すように、空気調和機１１は、たとえば吸気口１と、送風手段２と、ヒータ３と、電源４と、制御手段５と、排気口８と、スイッチ９と、有害化学ガス除去フィルタ１０とを備える。有害化学ガス除去フィルタ１０は、吸着部６と分解部７とを含む。
【００２４】
吸気口１は、空気調和機１１に空気が吸い込まれるための開口された部材である。吸気口１には、ＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air)フィルタなどの防塵用フィルタが設けられていてもよい。
【００２５】
送風手段２は、たとえば、プロペラ状の送風機、あるいは圧力式ノズルなどのように空気を圧縮して空気を送り出す手段を用いている。
【００２６】
ヒータ３は、エネルギー発生部としての加熱手段である。ヒータ３は、送風手段２により送風された空気を加熱する。ヒータ３は、吸着部６に吸着された有害化学ガスを脱着させるために設けられている。そのため実施の形態１では、ヒータ３は、空気の流れ方向（図１において矢印の方向）に対して有害化学ガス除去フィルタ１０の上流側に配置されている。
【００２７】
制御手段５は、送風手段２とヒータ３とを制御する部材である。具体的には、運転時に、吸着部６により有害化学ガスを吸着させ、運転停止時または運転開始時の少なくともいずれか一方の時に、分解部７により吸着された有害化学ガスを分解するように制御手段５により制御する。
【００２８】
吸着部６は、有害化学ガスを吸着させる部材である。吸着部６は有害化学ガスを吸着するものであれば特に限定されないが、比表面積が大きいものが好ましい。吸着部６として、実施の形態１では、比表面積の大きい多孔質材料を用いている。多孔質材料として、たとえばＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＳｎＯ2、ＨｆＯ2若しくはＡｌＰＯ4などの金属酸化物系材料、ＳｉＯ2・Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2・ＴｉＯ2、ＳｉＯ2・Ｖ2Ｏ5、ＳｉＯ2・Ｂ2Ｏ3若しくはＳｉＯ2・Ｆｅ2Ｏ3などのシリケート系材料、Ｐｔ、Ａｇ若しくはＡｕなどからなる金属系材料、Ｓｉなどからなる半導体系材料、活性炭若しくは有機高分子などからなる炭素系材料、珪藻土若しくはホタテ貝殻などの生体由来系材料またはＳｉＯ2などを用いることができる。
【００２９】
また、吸気口１から送られた空気が多孔質材料を通過する際の圧力損失を低減するために、上記多孔質材料はハニカム状に形成されていることがより好ましい。
【００３０】
さらに、吸着部６から有害化学ガスが脱着される時に高温となる場合があるため、吸着部６は耐熱性があるものであることが好ましい。
【００３１】
また、実施の形態１の吸着部６では、多孔質材料に有害化学ガスを吸着させる触媒を担持させている。触媒としては、たとえばＡｇ、Ｃｕ、ＣｕＣｌ、Ａｌ、ＰｔやＣＮＦ（カーボンナノファイバー）、金属ナノワイヤ（Ａｇ、Ａｕなど）などを用いることができる。なお、多孔質材料に触媒を担持することに特に限定されない。たとえば、吸着部６は、触媒を担持せずに、有害化学ガスを吸着できる多孔質材料からなる構成としてもよい。
【００３２】
分解部７は、吸着部６から脱着した有害化学ガスを分解する部材である。分解部７は、脱着した有害化学ガスの分解を促進するために、多孔質材料の表面の少なくとも一部に金属触媒を担持することが好ましい。多孔質材料として、たとえば上述した吸着部６の多孔質材料と同様のものを用いることができる。金属触媒として、たとえばＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属を用いることができる。金属酸化助触媒として、たとえばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｒなどの酸化物を用いることができる。
【００３３】
また、分解部７は、有害化学ガス除去フィルタ１０において空気の流れ方向に対して下流側に配置されている。
【００３４】
排気口８は、有害化学ガス除去フィルタ１０を通過した空気を排出するための開口された部材である。スイッチ９は、制御手段５と接続されている。なお、スイッチ９は、制御手段５がスイッチ機能を有する電源４と接続されている場合には、空気調和機１１の構成として省略することができる。
【００３５】
有害化学ガス除去フィルタ１０は、有害化学ガスを吸着する吸着部６と、吸着部６で吸着された有害化学ガスを分解する分解部７とを備えている。また、吸着部６が室内温度で有害化学ガスを吸着する。
【００３６】
有害化学ガス除去フィルタ１０は、吸着部６と分解部７とを含んでいるが、特にこれに限定されない。有害化学ガス除去フィルタ１０は、実施の形態１にように吸着部６と分解部７とを別の場所に配置してもよいし、たとえば吸着部６と分解部７とを同一場所に配置してもよい。吸着部６と分解部７とを同一場所に配置する場合とは、たとえば吸着部６に有害化学ガスを分解する触媒を予め担持するなど、吸着用触媒と分解用触媒を同一部分に担持させる。なお、有害化学ガス除去フィルタ１０は、吸着部６と分解部７とをユニット化するために筒状ケース１０ａに収容した状態で図示しているが、ユニット化する必要が無い場合には筒状ケース１０ａは不要である。
【００３７】
なお、上記「有害化学ガス」とは、人の健康に障害を及ぼす物質のうち気体状又は微粒子状物質を意味する。有害化学ガスとしては、たとえばホルムアルデヒドなどのアルデヒド類、トルエンやキシレンなどのＶＯＣ（Volatile Organic Compound；揮発性有機化合物）、一酸化炭素、二酸化炭素、酢酸、アンモニアおよび硫黄含有物質などが挙げられる。
【００３８】
次に、図２を参照して、空気調和機１１の動作について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における空気調和機１１の有害化学ガス除去方法を示すフローチャートである。
【００３９】
まず、吸着工程（Ｓ１０）を実施する。この工程（Ｓ１０）では、まず、電源４をＯＮにして空気調和機１１を起動させる。これにより、空気調和機１１の通常動作（室内温度での動作）が開始される。この際、送風手段２により、有害化学ガスを含む室内の空気は、吸気口１、送風手段２、ヒータ３、吸着部６、分解部７、排気口８の順に流れる。この室内の空気の流れにおいて、通常動作では、室温で室内の空気が吸着部６を通過する際に、空気中の有害化学ガスが吸着部６に吸着される。そして、有害化学ガスが除去された空気が、排気口８から排出される。
【００４０】
次に、脱着工程（Ｓ２０）を実施する。この工程（Ｓ２０）では、吸着工程（Ｓ１０）において有害化学ガス除去フィルタ１０の吸着部６に吸着された有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタ１０に脱着させる。具体的には、空気調和機１１の動作終了時に、ヒータ３により送風される空気を加熱し、加熱された空気の熱により、吸着部６に吸着している有害化学ガスを脱着させる。
【００４１】
次に、分解工程（Ｓ３０）を実施する。この工程（Ｓ３０）では、脱着工程（Ｓ２０）で脱着された有害化学ガスを分解部７で無害なガスに分解する。具体的には、空気調和機１１の動作終了時に、加熱された空気の熱により、脱着工程（Ｓ２０）で脱着された有害化学ガスは、分解部７に流れる。その有害化学ガスが分解部７で無害のガスに分解されて除去される。
【００４２】
そして、有害化学ガスが除去された空気が、排気口８から排出される。これにより、空気調和機１１において有害化学ガスが除去される。
【００４３】
なお、分解部７における有害化学ガスを分解する触媒の活性温度が低い場合には、省エネルギーの観点から、分解工程（Ｓ３０）においてヒータ３を動作させず、通常運転とすることができる。
【００４４】
実施の形態１における空気調和機１１では、分解部７において吸着された有害化学ガスを分解する流速が、吸着部６において有害化学ガスが吸着される流速よりも遅い。具体的には、脱着工程（Ｓ２０）および分解工程（Ｓ３０）を実施する際における空気の流速を、吸着工程（Ｓ１０）を実施する際における空気の流速よりも遅くしている。
【００４５】
なお、実施の形態１では、制御手段５により、運転時に吸着部６により有害化学ガスを吸着させ、運転停止時に分解部７により吸着された有害化学ガスを分解する制御としているが、特にこれに限定されない。たとえば、運転停止時または運転開始時の少なくともいずれか一方の時に、分解部７により吸着された有害化学ガスを分解する制御としてもよい。また、空気調和機１１の運転中に定期的に分解部７により吸着された有害化学ガスを分解する制御としてもよい。
【００４６】
次に、有害化学ガス除去フィルタ１０の寿命について説明する。吸着工程（Ｓ１０）を実施すると、有害化学ガス除去フィルタ１０を構成する吸着部６に有害化学ガスが高効率で吸着される。そのままの状態では、有害化学ガスの吸着が進むにつれて、吸着部６の吸着量が飽和し、吸着部６を交換しない限り有害化学ガスの吸着速度が低下する。
【００４７】
しかし、脱着工程（Ｓ２０）を実施すると、ヒータ３で加熱された空気の熱により、吸着部６に吸着している有害化学ガスを脱着させる。これにより、再度、吸着部６は有害化学ガスを吸着することが可能となるので、吸着部６を再生することができる。そのため、吸着部６の吸着速度が一時的に低下しても、脱着工程（Ｓ２０）を実施することにより、吸着部６を再生することが可能となる。よって、使用寿命に大きく影響を及ぼす吸着部６を構成する有害化学ガス除去フィルタ１０の寿命は長くなる。
【００４８】
なお、実施の形態１では脱着工程（Ｓ２０）を備えているが、特にこれに限定されない。吸着工程（Ｓ１０）と分解工程（Ｓ３０）とを備えていれば、脱着工程（Ｓ２０）を備えていなくてもよい。
【００４９】
以上説明したように、実施の形態１における空気調和機１１の有害化学ガス除去方法によれば、有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着する吸着工程（Ｓ１０）と、有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着された有害化学ガスを分解する分解工程（Ｓ３０）とを備えている。吸着工程（Ｓ１０）と分解工程（Ｓ３０）とを備えることにより、有害化学ガスを吸着する能力を向上して、有害化学ガスの除去率を向上することができる。
【００５０】
また、吸着工程（Ｓ１０）と分解工程（Ｓ３０）とを別の工程としているので、吸着工程（Ｓ１０）において有害化学ガスを吸着しても、分解工程（Ｓ３０）を実施することにより吸着工程（Ｓ１０）で再度有害化学ガスを吸着することができる。そのため、空気調和機１１を構成する有害化学ガス除去フィルタ１０の使用寿命を長くすることが可能となる。
【００５１】
上記有害化学ガス除去方法において好ましくは、分解工程（Ｓ３０）は、吸着工程（Ｓ１０）において有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着された有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタ１０から脱着させる脱着工程（Ｓ２０）を含む。これにより、吸着工程（Ｓ１０）で吸着された有害化学ガスを脱着させて、脱着工程（Ｓ２０）で脱着された有害化学ガスを分解工程（Ｓ２０）で分解する。そのため、有害化学ガスをより多く除去することができる。よって、室内空気における有害化学ガスの除去率をさらに向上することができる。
【００５２】
上記有害化学ガス除去方法において好ましくは、吸着工程（Ｓ１０）は、室内温度で有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着する。これにより、空気調和機１１を室内で運転しているときに、加温などの工程を行なわずに有害化学ガスを吸着できる。そのため、通常運転しているだけで、有害化学ガスを空気調和機１１の有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着することができる。
【００５３】
上記有害化学ガス除去方法において好ましくは、分解工程（Ｓ３０）において吸着工程（Ｓ１０）で吸着された有害化学ガスを分解する流速が、吸着工程（Ｓ１０）において有害化学ガスを吸着する流速よりも遅い。これにより、分解工程（Ｓ３０）で、空気が通過する際に生じる圧力損失を少なくし、消費電力の低減を図ることができる。
【００５４】
実施の形態１における空気調和機１１によれば、有害化学ガスを吸着・分解する有害化学ガス除去フィルタ１０と、吸着・分解する有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着された有害化学ガスを脱着させるためのエネルギー発生部とを備えている。有害化学ガス除去フィルタ１０により有害化学ガスを吸着し、エネルギー発生部により吸着された有害化学ガスを脱着し、有害化学ガス除去フィルタ１０により脱着した有害化学ガスを除去する。そのため、有害化学ガスを多く吸着できるので、有害化学ガスの除去率を向上することができる。また、有害化学ガス除去フィルタ１０で有害化学ガスを多く吸着できるので、空気調和機１１を構成する有害化学ガス除去フィルタ１０の使用寿命を長くすることが可能となる。
【００５５】
上記空気調和機１１において好ましくは、エネルギー発生部が加熱手段であるヒータ３を含む。ヒータ３により、送風される空気を加熱し、加熱された空気の熱により吸着部６に吸着している有害化学ガスを脱着することができる。
【００５６】
上記空気調和機１１において好ましくは、吸着・分解する有害化学ガス除去フィルタ１０が、吸着部６と分解部７とを含む。これにより、吸着部６で有害化学ガスを吸着し、分解部７で吸着された有害化学ガスを除去することができる。そのため、空気調和機１１の有害化学ガス除去フィルタである有害化学ガス除去フィルタ１０は、有害化学ガスの除去率をより向上することができる。
【００５７】
上記空気調和機１１において好ましくは、運転時に、吸着部６により有害化学ガスを吸着させ、運転停止時または運転開始時の少なくともいずれか一方の時に、分解部７により吸着された有害化学ガスを分解する制御手段をさらに備えている。そのため、運転停止時または運転開始時の少なくともいずれか一方の時に吸着部６に、吸着した有害化学ガスを分解する。また、それ以外の時には、有害化学ガスを吸着して空気中の有害化学ガスを除去する。よって、空気調和機１１は、効率的な運転をすることができる。
【００５８】
上記空気調和機１１において好ましくは、分解部７において吸着された有害化学ガスを分解する流速が、吸着部６において有害化学ガスが吸着される流速よりも遅い。これにより、分解部７を空気が通過する時の圧力損失を少なくし、消費電力の低減を図ることができる。
【００５９】
次に、本発明の実施の形態１における空気調和機１１の変形例について説明する。図３は、本発明の実施の形態１の変形例１における空気調和機の概略図であり、内部構造を示すため一部破断して図示している。図３を参照して、変形例１における空気調和機３０の構成は、実施の形態１における空気調和機１１と基本的には同様の構成を備えるが、エネルギー発生部の構成において、図１に示した空気調和機１１と異なる。
【００６０】
詳細には、エネルギー発生部は、加熱手段であるヒータ３としている。図３に示すように、ヒータ３は、吸着部６と分解部７とを備える有害化学ガス除去フィルタ１０の外側に巻き付けるものとしている。
【００６１】
実施の形態１における空気調和機１１では、図１に示したように、空気の流れ方向（図１において矢印の方向）に対して、ヒータ３は吸着部６の上流の流路に配置されている。変形例１における空気調和機３０では、図３に示すように、空気の流れ方向（図３において矢印の方向）に対して、ヒータ３は吸着部６および分解部７と同等の流路に配置されている。
【００６２】
空気調和機３０の動作は、実施の形態１における空気調和機１１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００６３】
以上説明したように、変形例１における空気調和機３０によれば、エネルギー発生部を有害化学ガス除去フィルタ１０の外側に巻き付けている。これにより、変形例１における空気調和機３０では、ヒータ３の配置より、脱着された有害化学ガスと有害化学ガス除去フィルタ１０を同時に加熱することができる。そのため、分解部７では、有害化学ガスを脱着させるときに、ヒータ２により加熱する場合には、分解部７も高温となる。高温の環境下で有害化学ガスの分解が促進されるので、分解部７において有害化学ガスの分解はより速く進行する。よって、有害化学ガスの除去率をより向上することができる。
【００６４】
図４は、本発明の実施の形態１の変形例２における空気調和機の概略図であり、内部構造を示すため一部破断して図示している。図４を参照して、変形例２における空気調和機４０の構成は、実施の形態１における空気調和機１１と基本的には同様の構成を備えるが、有害化学ガス除去フィルタ１０の構成において、図１に示した空気調和機１１と異なる。
【００６５】
詳細には、図４に示すように、有害化学ガス除去フィルタ１０は、吸着部６を、２個の分解部７で挟み込む形に配置している。
【００６６】
空気調和機４０の動作は、実施の形態１における空気調和機１１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００６７】
以上説明したように、変形例２における空気調和機４０によれば、有害化学ガス除去フィルタ１０は吸着部６を２個の分解部７で挟み込むように配置されている。そのため、ヒータ３により温度を上げて吸着部６に吸着された有害化学ガスを脱着させた時に、有害化学ガスが逆流する場合であっても、逆流する有害化学ガスを空気の流れ方向の上流側の分解部７で分解することができる。よって、脱着した濃度の高い有害化学ガスが逆流して開口部１から室内に流入することを防ぐことができる。
【００６８】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における空気調和機を示す概略図であり、内部構造を示すため一部破断して図示している。図５を参照して、本発明の実施の形態２における空気調和機を説明する。図５を参照して、本発明の実施の形態２における空気調和機５０の構成は、基本的には本発明の実施の形態１における空気調和機と同様の構成を備えるが、エネルギー発生部において、図１に示した空気調和機１１と異なる。
【００６９】
詳細には、図５に示すように、空気調和機５０はエネルギー発生部が過熱水蒸気発生手段１２を含んでいる。過熱水蒸気発生手段１２により発生する過熱水蒸気１３により、吸着部６で吸着された有害化学ガスを脱着する。
【００７０】
なお、「過熱水蒸気」とは、大気圧で１００℃より高温の水蒸気を意味する。たとえば、気化した水分子を大気圧の下で１００℃より高温に加熱することにより得られる。
【００７１】
過熱水蒸気発生手段１２は、過熱水蒸気を発生させるものである。過熱水蒸気発生手段１２は、空気の流れ方向に対して、有害化学ガス除去フィルタ１０の上流側に配置されている。
【００７２】
送風手段２は、空気の流れ方向（図５において矢印の方向）において排気口８の手前に配置されている。また、制御手段５は、送風手段２と過熱水蒸気発生手段１２とを制御する部材である。
【００７３】
吸着部６は、実施の形態１と同様のものを用いているが、実施の形態２では、過熱水蒸気１３に対する耐久性が高いものを用いることが好ましい。
【００７４】
分解部７は、吸着部６から脱着した有害化学ガスの分解を促進するために、多孔質材料の表面の少なくとも一部に金属触媒を固定（担持）することが好ましい。なお、「多孔質材料の表面」とは、多孔質材料の表面の他、多孔質材料に形成されている細孔の表面をも含む。
【００７５】
多孔質材料の表面に固定される金属触媒は、過熱水蒸気による有害化学ガスの分解を促進する金属触媒であることが好ましい。たとえば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、およびＤｙなどの金属触媒を用いることができる。
【００７６】
次に、実施の形態２における空気調和機５０の動作について説明する。基本的には、実施の形態１における空気調和機１１の動作と同様であるが、脱着工程（Ｓ２０）において実施の形態１における空気調和機１１と異なる。
【００７７】
まず、空気調和機５０では吸着工程（Ｓ１０）を実施する。この工程は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００７８】
次に、脱着工程（Ｓ２０）を実施する。この工程（Ｓ２０）では、過熱水蒸気発生手段１２を起動させて、過熱水蒸気１３を発生させる。吸着部６に吸着している有害化学ガスに過熱水蒸気１３を吹き付ける。過熱水蒸気１３を吸着部６に吸着している有害化学ガスに接触させると、過熱水蒸気１３の有する高い伝熱能力により気体の熱脱着が行われる。すなわち、有害化学ガスが過熱されて、吸着部６より脱着される。
【００７９】
次に、分解工程（Ｓ３０）を実施する。この工程（Ｓ３０）では、脱着工程（Ｓ２０）により脱着された有害化学ガスは、分解部７において、過熱水蒸気１３の有する高い伝熱能力が働き、触媒と熱とにより酸化分解が行なわれる。すなわち過熱水蒸気１３の熱により触媒反応を活性化して、有害化学ガスは分解される。そして、有害化学ガスが分解されて無害となった分解ガスは、送風手段２により、排気口８から排出される。
【００８０】
なお、過熱水蒸気１３は、上述したように吸着部６に吸着されている有害化学ガスを脱着するとともに、脱着した有害化学ガスを分解する能力を有している。
【００８１】
次に、過熱水蒸気により有害化学ガスが脱着されるメカニズムについて説明する。過熱水蒸気は大気圧で１００℃以上であるため、過熱水蒸気１３が吸着部６と接触すると、吸着部６は加熱される。かかる過熱水蒸気１３による加熱は、対流伝熱および放射伝熱に加えて、加熱対象物の表面において水蒸気の凝縮による移動熱量の大きな凝縮伝熱が起こる。そのため、対流伝熱のみに加熱された乾燥空気による加熱に比べ、加熱対象物である吸着部６の温度を極めて短時間に上昇させることができる。すなわち、過熱水蒸気は、（１）乾燥空気より物質を乾燥させる能力がある、（２）乾燥空気より熱を伝える効率が高い、（３）乾燥空気より物質を燃焼させる能力がある、などの特性を有している。よって、過熱水蒸気の上記（２）および（３）の特性を利用すると、有害化学ガスを吸着した吸着部６に過熱水蒸気１３を接触させることにより、有害化学ガスは熱脱着を行う。
【００８２】
以上説明したように、本発明の実施の形態２における空気調和機５０によれば、エネルギー発生部が過熱水蒸気発生手段１２を含む。そのため、過熱水蒸気発生手段１２により発生する過熱水蒸気１３の有する高い伝熱能力により、吸着部６においては有害化学ガスの熱脱着が行なわれる。よって、吸着部６に吸着している有害化学ガスを脱着することができる。
【００８３】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における空気調和機を示す概略図であり、内部構造を示すため一部破断して図示している。図６を参照して、本発明の実施の形態３における空気調和機を説明する。図６を参照して、本発明の実施の形態３における空気調和機６０の構成は、基本的には本発明の実施の形態１における空気調和機と同様の構成を備えるが、有害化学ガス除去フィルタおよびエネルギー発生部において、図１に示した空気調和機１１と異なる。具体的には、実施の形態３における空気調和機６０はエネルギー発生部が電界発生手段を含んでいる。
【００８４】
詳細には、有害化学ガス除去フィルタ１０は、電界により有害化学ガスを吸着・分解して除去する。図６に示すように、有害化学ガス除去フィルタ１０を構成している吸着部６は、基板１４と、導電性薄膜１５と、導電性ナノワイヤ１６と、カーボンナノワイヤ１７と、絶縁膜２０と、外枠２２とを備えている。基板１４上に導電性薄膜１５が形成されている。導電性薄膜１５上で外枠２２と対向する側に導電性ナノワイヤ１６が設けられている。導電性薄膜１５および導電性ナノワイヤ１６を介してカーボンナノワイヤ１７が基板１４と接続されている。
【００８５】
基板１４は、たとえばグラファイト、金属、ガラスおよびセラミックスなどを用いることができる。導電性薄膜１５は、たとえばＡｌおよびＡｇなどを用いることができる。導電性ナノワイヤ１６は、たとえばＣＮＦ（カーボンナノファイバー）、ＣＮＷ（カーボンナノワイヤ）、金属ナノワイヤ（Ａｇ、Ａｕなど）、半導体ナノワイヤなどを用いることができる。絶縁膜２０は、たとえばシリカ、アルミナなどを用いることができる。
【００８６】
また、有害化学ガス除去フィルタ１０を構成している分解部７は、吸着部６の構成に加えてさらに酸化触媒１８を備えている。酸化触媒１８は、カーボンナノワイヤ１７の表面に担持させている。酸化触媒１８は、たとえば実施の形態１の分解部７で用いる金属触媒と同様のものを用いることができる。
【００８７】
電界発生手段は、基板１４と、基板１４の表面上に形成されている導電性薄膜１５と、基板１４を非接触で取り囲む導電性の外枠２２とを備える。基板１４と外枠２２との間に電圧を印加することにより電界は形成され、基板１４に印加する電圧を消失させることにより電界の形成を消失させる。具体的には、外枠２２は接地電位２１とし、基板１４を正電位として用いることができる。基板１４と外枠２２とが電気的に接触し、直流放電等が発生するのを避けるために、外枠２２の表面上で基板と対向する側に絶縁膜２０が設けられている。
【００８８】
次に、実施の形態３における空気調和機６０の動作について説明する。基本的には、実施の形態１における空気調和機１１の動作と同様である。
【００８９】
まず、空気調和機５０では吸着工程（Ｓ１０）を実施する。この工程（Ｓ１０）では、まず、電源４をＯＮにして空気調和機６０を起動させて通常動作を開始する。この際、送風手段２により、有害化学ガスを含む室内の空気は、吸気口１、吸着部６、ヒータ３、分解部７、排気口８の順に（図６において矢印の方向に）流れる。
【００９０】
そして、吸着部６において、基板１４と外枠２２との間に３０Ｖ〜２００Ｖの電圧を印加すると、カーボンナノワイヤ１７近傍に強い電界が誘起される。室内空気の循環において、室内の空気が吸着部６を通過する際に、空気中の有害化学ガスの有極性分子が、電界により引き寄せられてカーボンナノワイヤ１７に吸着する。
【００９１】
次に、脱着工程（Ｓ２０）を実施する。この工程（Ｓ２０）では、吸着部６において基板１４と外枠２２との間に印加している電圧を消失させる。吸着工程（Ｓ１０）では静電気的な作用を用いて有害化学ガスを吸着しているため、電圧を印加することをやめて電界を除去すると、静電吸着された分子の離脱が起こる。これにより、カーボンナノワイヤ１７表面の有害化学ガスが脱着される。
【００９２】
次に、分解工程（Ｓ３０）を実施する。この工程（Ｓ３０）では、分解部７において、基板１４と外枠２２との間に３０Ｖ〜２００Ｖの電圧を印加する。そして、ヒータ３をOＯＮとして、分解部７に流れる空気を暖める。分解部７においては、酸化触媒１８の微粒子で被われたカーボンナノワイヤ１７には有極性分子の有害化学ガスが電界により吸着される。この際、熱的なエネルギーと付加的な小さな静電エネルギーをもった酸素も、存在量が多いために頻繁にカーボンナノワイヤ１７近傍に到来する。この酸素と酸化触媒１８との作用により有害化学ガスの酸化反応が促進される。そして、酸化反応して無害のガスとなった有害化学ガスの分解ガスは、送風手段２により、排気口８から排出される。
【００９３】
次に、電界により有害化学ガスが無害のガスに分解されるメカニズムについて説明する。カーボンナノワイヤ１７の周囲に空間的に変化する電界を存在させて、該電界が存在する領域を通過する気体分子がその影響を受けることを利用して、異なる分子間の分離を行なっている。
【００９４】
まず、吸着のメカニズムについて説明する。電界Ｅに置かれた分子は、その双極子モーメントをｐ、分極率をα、電界強度をＦとすると、Ｅ＝−ｐＦ−αＦ2／２の静電エネルギーを付与される。電界強度が場所によって変化する場合、静電エネルギーも場所によって変化する。その結果、電界中に存在する分子には静電エネルギーの位置微分に相当する力が働き、その影響が大きい場合には電界強度の強いカーボンナノワイヤ１７の表面に引き寄せられる。このような効果を利用することにより、酸素や窒素のような無極性分子と区別して、有極性分子である有害化学ガスを選択的にカーボンナノワイヤ１７の表面に吸着して分離することができる。
【００９５】
次に、脱着のメカニズムについて説明する。基板１４に印加する電圧を消失させることにより電界の形成を消失させると、上記のような静電エネルギーが消失する。すると、静電エネルギーにより吸着されていた有極性分子である有害化学ガスは、その吸着力を失い、カーボンナノワイヤ１７から脱着する。
【００９６】
次に、分解のメカニズムについて説明する。分解部７では、電界の効果でカーボンナノワイヤ１７表面に引き寄せられた有極性分子がカーボンナノワイヤ１７表面に存在する酸化触媒１８と効果的に接触して酸化されて無極性分子となる。無極性分子となると吸着することができなくなるので、カーボンナノワイヤ１７から剥離する。
【００９７】
以上説明したように、本発明の実施の形態３における空気調和機６０によれば、エネルギー発生部が電界発生手段を含む。そのため、電界発生手段により形成される電界により、吸着部６において有害化学ガスの脱着が行なわれる。よって、吸着部６に吸着している有害化学ガスを脱着することができる。
【００９８】
また、有害化学ガス除去フィルタ１０における吸着・分解を電界により行なっている。そのため、電界を形成することにより、有極性分子である有害化学ガスを容易に吸着・分解することができる。また、電界の形成を消失することにより、有極性分子である有害化学ガスを容易に脱着することができる。
【実施例１】
【００９９】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、吸着部６の動作について確認した。具体的には、吸着部６は、銀イオンを触媒量として２．０ｇ／Ｌ担持させた２０ｇのペレット状のゼオライトを用いた。室温２５℃の環境下で、有害化学ガスとして１００ｐｐｍの濃度の一酸化炭素を含む空気を、流速１００ｍｌ／ｍｉｎとして流した。吸着部６のワンパス試験（１回の通過）を行ない、吸着部６を通過する前後の一酸化炭素の濃度比較を行ない、吸着率を測定した。
【０１００】
その結果、約７８％という高い割合の一酸化炭素が、吸着部６の銀イオンゼオライトに吸着された。この吸着のメカニズムは、以下の通りである。一酸化炭素の分子の大きさは約２８ｎｍであり、ゼオライトの細孔は２８ｎｍよりもやや大きい。そのため、ゼオライトの細孔に一酸化炭素が入り込むようにして、一酸化炭素がゼオライトに吸着された。
【０１０１】
また、一酸化炭素の吸着後に約２００℃で加熱を行なうと、吸着された一酸化炭素が脱着された。
【実施例２】
【０１０２】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、吸着部６の動作について確認した。具体的には、吸着部６は、直径５５ｍｍ、厚さ５ｍｍのセラミックハニカム（組成ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ）に、密度が約１０10個／ｃｍ2のＣＮＦ（カーボンナノファイバー）を付着させたものを用いた。そして、室温２５℃の環境下で、有害化学ガスとして４６ｐｐｂの濃度のトルエンを含む空気を、流速５０ｍｌ／ｍｉｎとして流した。吸着部６のワンパス試験を行ない、吸着部６を通過する前後のトルエンの濃度比較を行ない、吸着率を測定した。
【０１０３】
その結果、約９９％という非常に高い割合のトルエンが、吸着部６のＣＮＦ担持セラミックハニカムに吸着された。この吸着は、ＣＮＦとベンゼン環を有するトルエンとの電子的な親和性により生じた。
【０１０４】
また、トルエンの吸着後に約３００℃で加熱を行なうと、吸着されたトルエンが脱着された。
【実施例３】
【０１０５】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、吸着部６の動作について確認した。具体的には、吸着部６は、直径５５ｍｍ、厚さ５ｍｍのセラミックハニカムに、密度が約１０10個／ｃｍ2のＣＮＦを付着させたものを用いた。そして、室温２５℃の環境下で、有害化学ガスとして４０ｐｐｂの濃度のキシレンを含む空気を、流速５０ｍｌ／ｍｉｎで流した。吸着部６のワンパス試験を行ない、吸着部６を通過する前後のキシレンの濃度比較を行ない、吸着率を測定した。
【０１０６】
その結果、約９９．８％という非常に高い割合のトルエンが、吸着部６のＣＮＦ担持セラミックハニカムに吸着された。この吸着は、ＣＮＦとベンゼン環を有するキシレンとの電子的な親和性により生じた。
【０１０７】
また、キシレンの吸着後に約３００℃で加熱を行なうと、吸着されたキシレンが脱着された。
【実施例４】
【０１０８】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、吸着部６の動作について確認した。具体的には、吸着部６は、直径５５ｍｍ、厚さ５ｍｍのセラミックハニカムに、密度が約１０10個／ｃｍ2のＣＮＦを付着させたものを用いた。そして、室温２５℃の環境下で、有害化学ガスとして６５ｐｐｂの濃度のホルムアルデヒドを含む空気を、流速５０ｍｌ／ｍｉｎで流した。吸着部６のワンパス試験を行ない、吸着部６を通過する前後のホルムアルデヒドの濃度比較を行ない、吸着率を測定した。
【０１０９】
その結果、約５６．４％という高い割合のホルムアルデヒドが、吸着部６のＣＮＦ担持セラミックハニカムに吸着された。この吸着は、ＣＮＦとホルムアルデヒドとの電気的な親和性により生じた。
【０１１０】
また、ホルムアルデヒドの吸着後に約３００℃で加熱を行なうと、吸着されたホルムアルデヒドが脱着された。
【実施例５】
【０１１１】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、分解部７の動作について確認した。具体的には、分解部７は、直径５５ｍｍ、厚さ５ｍｍのセラミックハニカムに、密度が約１０10個／ｃｍ2のＣＮＦを付着させ、ＣＮＦの先端表面にＮｉからなる触媒を２．０ｇ／Ｌ担持させた。そして、有害化学ガスとして１００ｐｐｍの濃度の一酸化炭素を含む空気を、流速２０ｍｌ／ｍｉｎで流した。その際、２００℃で加熱処理を行なった。分解部７のワンパス試験を行ない、分解部７を通過する前後の一酸化炭素の濃度比較を行ない、分解率を測定した。
【０１１２】
その結果、約１００％という非常に高い割合の一酸化炭素が、分解部７のＣＮＦ担持セラミックハニカムで除去された。この分解のメカニズムが以下の通りである。ＣＮＦは表面積が大きいため、ＣＮＦと一酸化炭素との接触する表面積が大きい。その表面に酸化触媒であるＮｉを担持させることにより、一酸化炭素分子の酸化触媒への衝突の確率が高くなった。そのため、効率よく一酸化炭素を二酸化炭素に酸化することができた。
【０１１３】
また、触媒をＡｇ、ＣｕＯについても同様に実施した。その結果、分解部７での一酸化炭素の除去率は、Ｎｉ触媒の場合とほぼ同様の結果となった。
【実施例６】
【０１１４】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、分解部７の動作について確認した。具体的には、分解部７は、直径５５ｍｍ、厚さ５ｍｍのセラミックハニカムにＡｇからなる触媒を２．０ｇ／Ｌ担持させた。有害化学ガスとして１００ｐｐｍの濃度の一酸化炭素を含む空気を、流速２０ｍｌ／ｍｉｎで流した。その際、２００℃で加熱処理を行なった。分解部７のワンパス試験を行ない、分解部７を通過する前後の一酸化炭素の濃度比較を行ない、分解率を測定した。
【０１１５】
その結果、分解部７の担持触媒Ａｇで、約８５％という高い割合の一酸化炭素が、無害の二酸化炭素に酸化されて除去できた。この分解は、表面積を高めたハニカムに担持させた酸化触媒であるＡｇに一酸化炭素を衝突させ、一酸化炭素を酸化させることにより生じた。
【０１１６】
また、触媒をＣｕＯ、Ｎｉ、Ｐｔについても同様に実施した。その結果、ＣｕＯの場合の分解部７での一酸化炭素の除去率は、Ａｇと同様であった。Ｎｉの場合の除去率は、約９８％、Ｐｔの場合の除去率は１００％と非常に高い除去率となった。
【実施例７】
【０１１７】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、分解部７の動作について確認した。具体的には、分解部７は、直径５５ｍｍ、厚さ５０ｍｍの金属ハニカム（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ）にＰｔからなる触媒を２．０ｇ／Ｌ担持させた。有害化学ガスとして５５０ｐｐｍの濃度のトルエンを含む空気を、流速２０ｍｌ／ｍｉｎで流した。その際、３００℃で加熱処理を行なった。分解部７のワンパス試験を行ない、分解部７を通過する前後のトルエンの濃度比較を行ない、分解率を測定した。
【０１１８】
その結果、分解部７の担持触媒Ｐｔで約１００％という高い割合のトルエンが、無害の安息香酸に酸化されて除去できた。この分解は、表面積を高めたハニカムに担持させた酸化触媒であるＰｔにトルエンを衝突させトルエンを酸化させることにより生じた。
【実施例８】
【０１１９】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、分解部７の動作について確認した。具体的には、分解部７は、直径５５ｍｍ、厚さ５０ｍｍの金属ハニカム（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ）にＰｔからなる触媒を２．０ｇ／Ｌ担持させた。有害化学ガスとして５５０ｐｐｍの濃度のキシレンを含む空気を、流速２０ｍｌ／ｍｉｎで流した。その際、３００℃で加熱処理を行なった。分解部７のワンパス試験を行ない、分解部７を通過する前後のキシレンの濃度比較を行った。
【０１２０】
その結果、分解部７の担持触媒Ｐｔで、約１００％という高い割合のキシレンが、フタル酸、イソフタル酸、あるいはテレフタル酸に酸化されて除去された。この分解は、表面積を高めたハニカムに担持させた酸化触媒であるＰｔにキシレンを衝突させ、キシレンを酸化させることにより生じた。
【０１２１】
なお、実施例１〜８では、評価を単純化するために、吸着部６と分解部７との評価を分けて行なった。実際には、実施の形態１に記載のように、実施例１〜４の吸着部６と実施例５〜８の分解部７を組み合わせて空気調和機１１の有害化学ガス除去フィルタ１０を構成する。実施例１〜４の吸着部６は、有害化学ガスを高い吸着率で吸着した。実施例５〜８の分解部７は、有害化学ガスを高い除去率で除去した。そのため、実施例１〜４の吸着部６と実施例５〜８の分解部７を組み合わせて有害化学ガス除去フィルタ１０を構成することにより、有害化学ガスの除去率を向上することができた。
【実施例９】
【０１２２】
実施の形態２における空気調和機５０の構造を作製して、空気調和機５０の動作について確認した。まず、吸着部６について実施の形態２の方法で動作した。具体的には、吸着部６は、多孔質材料として質量１００ｍｇのＡｌ２Ｏ３多孔質体を用いた。有害化学ガスとして１０ｐｐｍの濃度のホルムアルデヒドを含む空気を、流速１００ｍｌ／ｍｉｎで吸着部６に流した。吸着部６のワンパス試験を行なうサイクル工程を４回繰り返し、吸着部６を通過する前後のホルムアルデヒドの濃度比較を行った。
【０１２３】
その結果、１回目の吸着部６の除去率は９８％、２回目の吸着部６の除去率は９５％、３回目の吸着部６の除去率は８１％、４回目の吸着部６の除去率は６２％と高い割合であった。
【０１２４】
次に、吸着部６および分解部７を含む有害化学ガス除去フィルタ１０を構成する空気調和機５０について実施の形態２の方法で動作した。具体的には、分解部７は、多孔質材料として質量１００ｍｇのＡｌ２Ｏ３多孔質体の表面に、金属触媒である粒径１０ｎｍのＮｉ粒子を５ｍｇ担持させた。吸着部６は、上記の１００ｍｇのＡｌ２Ｏ３多孔質体を用いた。上記と同様にして各回のホルムアルデヒドのワンパス通気試験を行なった後に、過熱水蒸気発生手段１２により発生させた大気圧下で３００℃の過熱水蒸気１５０ｍｌと、エタノール蒸気０．１ｐｐｍを含む乾燥空気５０ｍｌとを吸着部６および分解部７の多孔質材料に吹き付けた。
【０１２５】
その結果、過熱水蒸気により、吸着部６に吸着したホルムアルデヒドは脱着した。この脱着は、エネルギー発生部である過熱水蒸気発生手段１２により発生する過熱水蒸気１３の有する高い伝熱能力により、ホルムアルデヒドの熱脱着が生じた。
【０１２６】
その後、次のワンパス通気試験を行なった。このサイクル工程（吸着工程、脱着工程、および分解工程）を４回繰り返した。そして、各回のワンパス通気試験において、吸気口１に流入するホルムアルデヒドに対して排気口８から排出されるホルムアルデヒドが除去された割合であるホルムアルデヒドの除去率を算出した。
【０１２７】
その結果、各回のワンパス試験におけるホルムアルデヒドの除去率は、いずれも１００％であった。この分解は、過熱水蒸気の有する高い伝熱能力により、および触媒と熱により、酸化分解が生じた。
【０１２８】
また、ワンパス試験後毎に、ホルムアルデヒドを吸着した吸着部６の多孔質材料に、大気圧下で３００℃の過熱水蒸気１３を吹き付けることにより、ホルムアルデヒドが脱着された。過熱水蒸気１３による脱着工程（Ｓ２０）により、吸着部６の多孔質材料に吸着されていたホルムアルデヒドの除去効率が高く維持できた。脱着したホルムアルデヒドは、分解部７においてＮｉ触媒により酸化反応が促進されて、水と二酸化炭素とに酸化分解された。
【０１２９】
実施例９においては、脱着工程（Ｓ２０）と分解工程（Ｓ３０）とにおいて過熱水蒸気処理を行っているが、特にこれに限定されない。たとえば、脱着工程（Ｓ２０）にのみ過熱水蒸気発生手段１２を起動して吸着部６に過熱水蒸気１３を吹き付けることもできる。
【０１３０】
なお、実施例９では、評価を単純化するために、吸着部６および分解部７に過熱水蒸気を用いた場合の評価例を行なった。実際には、実施形態１の実施例１〜８と実施形態２の実施例９とを組み合せて行ってもよい。たとえば吸着部６には、実施例１〜実施例４の吸着部６を用い、分解部７には、実施例９の分解部を用いることもできる。
【実施例１０】
【０１３１】
実施の形態３における空気調和機６０の構造を作製して、吸着部６の動作について確認した。具体的には、吸着部６において、基板１４と外枠２２との間に電圧３０Ｖを印加した。有害化学ガス除去フィルタ１０の温度を約２５℃に設定した。そして、吸着部６に有害化学ガスとして０．１ｐｐｍの濃度のホルムアルデヒドを含む空気を、流速１ｍｌ／ｍｉｎとして流した。吸着部６のワンパス試験を行ない、吸着部６を通過する前後のホルムアルデヒドの濃度比較を行った。
【０１３２】
その結果、カーボンナノワイヤ１７近傍に強い電界が誘起され、有極性分子のホルムアルデヒドが引き寄せられて、カーボンナノワイヤ１７表面にホルムアルデヒドが吸着した。一方、酸素及び窒素は吸着されることなく吸着部６を通過した。ホルムアルデヒドの吸着率は、約５０％であった。
【０１３３】
また、電界により静電的な作用を用いているため、電界を除去すると静電力により吸着された分子の脱離が起こった。そこで、再度吸着部６に３０Ｖの電圧を印加すると、最初の電圧印加時と同様に約５０％の吸着率でホルムアルデヒドが吸着した。これにより、実施例１０では、カーボンナノワイヤ１７表面は回復し、吸着部６の寿命が短くなることを防止できた。
【実施例１１】
【０１３４】
実施の形態３における空気調和機６０の構造を作製して、分解部７の動作について確認した。具体的には、分解部７では、カーボンナノワイヤ１７の表面に、酸化触媒１８としてＡｇの微粒子を担持させた。分解部７において、基板１４と外枠２２との間に電圧３０Ｖを印加した。有害化学ガス除去フィルタ１０の温度を約２００℃に設定した。そして、分解部７に有害化学ガスとして０．１ｐｐｍの濃度のホルムアルデヒドを含む空気を、流速１ｍｌ／ｍｉｎとして流した。吸着部６のワンパス試験を行ない、吸着部６を通過する前後のホルムアルデヒドの濃度比較を行った。
【０１３５】
その結果、Ａｇ微粒子が担持しているカーボンナノワイヤ１７には、有極性分子のホルムアルデヒドが電界吸着されるが、熱的なエネルギーと付加的な小さな静電エネルギーをもった酸素も、存在量が多いために頻繁にカーボンナノワイヤ１７近傍に到来した。そして、酸化触媒１８であるＡｇとの作用により、ホルムアルデヒドの酸化反応が促進されて、二酸化炭素と水に分解された。ホルムアルデヒドの除去率は、約８０％と高い割合であった。
【実施例１２】
【０１３６】
実施の形態３における空気調和機６０の構造を作製して、分解部７の動作について確認した。具体的には、分解部７では、カーボンナノワイヤ１７の表面に、酸化触媒１８としてＰｔの微粒子を担持させた。分解部７において、基板１４と外枠２２との間に電圧２０Ｖを印加した。有害化学ガス除去フィルタ１０の温度を約３００℃に設定した。そして、分解部７に有害化学ガスとして０．１ｐｐｍの濃度のホルムアルデヒドと、０．２ｐｐｍの濃度のトルエンと、０．１ｐｐｍの濃度の一酸化炭素とを含む空気を、流速１ｍｌ／ｍｉｎとして流した。吸着部６のワンパス試験を行ない、吸着部６を通過する前後の有害化学ガスの濃度比較を行った。
【０１３７】
その結果、Ｐｔ微粒子が担持しているカーボンナノワイヤ１７には、有極性分子のホルムアルデヒドと、一酸化炭素と、トルエンとが電界吸着されるが、熱的なエネルギーと付加的な小さな静電エネルギーをもった酸素も、存在量が多いために頻繁にカーボンナノワイヤ１７近傍に到来した。そして、酸化触媒１８であるＰｔとの作用により、ホルムアルデヒド、トルエン、および一酸化炭素の酸化反応が促進されて、無害のガスに酸化された。ホルムアルデヒドの除去率は約８０％、トルエンの除去率は約５５％、一酸化炭素の除去率は約３０％と高い割合であった。
【０１３８】
一酸化炭素は、双極子モーメントが低いため、ホルムアルデヒドおよびトルエンの除去率より低かった。一酸化炭素の除去率を向上させる場合には、３０Ｖよりも大きな電圧を印加して、大きな電界を形成することにより達成することができた。
【０１３９】
実施例１２においては、脱着工程（Ｓ２０）と分解工程（Ｓ３０）とに電界発生手段により電界を用いているが、特にこれに限定されない。たとえば、脱着工程（Ｓ２０）にのみ電界発生手段により電界を形成することもできる。
【０１４０】
なお、実施例１２では、評価を単純化するために、吸着部６と分解部７とに電界を利用した場合の評価例を行なった。実際には、実施形態１の実施例１〜８と、実施形態２の実施例９と、実施の形態３の実施例１０〜１２とを組み合せて行ってもよい。たとえば吸着部６には、実施例１０の吸着部６を用い、分解部７には、実施例５〜８の分解部を用いることもできる。
【０１４１】
今回開示した上記実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の実施の形態１における空気調和機の内部構造を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１における空気調和機の有害化学ガス除去方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１の変形例１における空気調和機の内部構造を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態１の変形例２における空気調和機の内部構造を示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態２における空気調和機の内部構造を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態３における空気調和機の内部構造を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１ 吸気口、２ 送風手段、３ ヒータ、４ 電源、５ 制御手段、６ 吸着部、７ 分解部、８ 排気口、９ スイッチ、１０ 有害化学ガス除去フィルタ、１０ａ 筒状ケース、１１，３０，４０，５０，６０ 空気調和機、１２ 過熱水蒸気発生手段、１３ 過熱水蒸気、１４ 基板、１５ 導電性薄膜、１６ 導電性ナノワイヤ、１７ カーボンナノワイヤ、１８ 酸化触媒、２０ 絶縁膜、２１ 接地電位、２２ 外枠。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機の有害化学ガス除去方法、空気調和機、および有害化学ガス除去フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、室内の機密性が高くなるにしたがって、壁紙の接着剤や新建材などから発生する揮発性有害化学物質の人体に及ぼす影響がシックハウス症候群や化学物質過敏症として現れている。１０〜２０人に１人は、揮発性有害化学物質による健康障害であると言われている。
【０００３】
この揮発性有害化学物質の代表とされているホルムアルデヒドは、無色の気体で、刺激臭を有している。ホルムアルデヒドを吸ってしまうと、主に目、鼻および喉に対する刺激が強く、吐き気、呼吸困難がおきる場合がある。また、発ガン性があることも指摘されている。そのため、新築の建造物については、これらの症状に対応すべく、脱ホルマリン化が進行しつつある。しかし、脱ホルマリン化の処置を行なわずに既に建てられてしまった建築については、その対策がほとんど施されていないため、ホルムアルデヒドなどの揮発性有害化学物質を低減または除去することができる空調システムが求められている。
【０００４】
このような揮発性有害化学物質などの有害化学ガスを除去する方法としては、現在、主に活性炭を素材とする有害化学物質除去フィルタを使用する方法が採用されている。活性炭の例として、たとえば、特開２００１−１６４４３０号公報（特許文献１）に、活性炭繊維が開示されている。特許文献１には、活性炭繊維の比表面積は、７００〜２０００ｍ２／ｇであることが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１６４４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような活性炭繊維を使った有害ガス除去フィルタは、ホルムアルデヒドなどの有害化学ガスの吸着性が低く、吸着に利用できる面積が活性炭全体の表面積の１％以下である。そのため、活性炭繊維の単位質量あたりに吸着できるホルムアルデヒドは数ｍｇ以下である。よって、有害化学ガスを吸着できる量が少なく、有害化学ガスの除去率が低いという問題がある。
【０００６】
また、活性炭繊維の表面に有害化学ガスの気体分子が吸着し、表面全体が有害化学ガスの気体分子に覆われると除去効果がなくなる。そのため、繊維状活性炭の使用寿命は１年以下と短かった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、有害化学ガスの除去率を向上するとともに、使用寿命を長くする空気調和機の有害化学ガス除去方法、空気調和機、および有害化学ガス除去フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の空気調和機の有害化学ガス除去方法によれば、有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタに吸着する吸着工程と、有害化学ガス除去フィルタに吸着された有害化学ガスを分解する分解工程とを備えている。
【０００９】
上記空気調和機の有害化学ガス除去方法において好ましくは、分解工程は、吸着工程において有害化学ガス除去フィルタに吸着された有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタから脱着させる脱着工程を含む。
【００１０】
上記空気調和機の有害化学ガス除去方法において好ましくは、分解工程において吸着工程で吸着された有害化学ガスを分解する流速が、吸着工程において有害化学ガスを吸着する流速よりも遅いことを特徴とする。
【００１１】
上記空気調和機の有害化学ガス分解除去方法において好ましくは、吸着工程は、室内温度で有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタに吸着することを特徴とする。
【００１２】
本発明の空気調和機によれば、有害化学ガスを吸着・分解する有害化学ガス除去フィルタと、有害化学ガス除去フィルタに吸着された有害化学ガスを脱着させるためのエネルギー発生部とを備えている。
【００１３】
上記空気調和機において好ましくは、エネルギー発生部が加熱手段を含む。また、上記空気調和機において好ましくは、エネルギー発生部が過熱水蒸気発生手段を含む。また、上記空気調和機において好ましくは、エネルギー発生部が電界発生手段を含む。
【００１４】
上記空気調和機において好ましくは、有害化学ガス除去フィルタが、吸着部と分解部とを含む。
【００１５】
上記空気調和機において好ましくは、運転時に、吸着部により有害化学ガスを吸着させ、運転停止時または運転開始時の少なくともいずれか一方の時に、分解部により吸着された有害化学ガスを分解する制御手段をさらに備えている。
【００１６】
上記空気調和機において好ましくは、分解部において吸着された有害化学ガスを分解する流速が、吸着部において有害化学ガスが吸着される流速よりも遅いことを特徴とする。
【００１７】
本発明の有害化学ガス除去フィルタによれば、上記空気調和機に用いられる有害化学ガス除去フィルタであって、有害化学ガスを吸着する吸着部と、吸着部で吸着された有害化学ガスを分解する分解部とを備えている。
【００１８】
上記有害化学ガス除去フィルタにおいて好ましくは、吸着部が室内温度で有害化学ガスを吸着する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の空気調和機の有害化学ガスの除去方法によれば、吸着工程で有害化学ガスを吸着し、分解工程で有害化学ガスを分解する。吸着工程と分解工程とを備えることにより、有害化学ガスを吸着する能力を向上して、有害化学ガスの除去率を向上することができる。また、吸着工程と分解工程とを別の工程としているので、分解工程を実施することにより、吸着工程で再度有害化学ガスを吸着することができる。そのため、空気調和機の有害化学ガス除去フィルタの使用寿命を長くすることが可能となる。
【００２０】
本発明の空気調和機によれば、有害化学ガス除去フィルタにより有害化学ガスを吸着し、エネルギー発生部により有害化学ガス除去フィルタに吸着した有害化学ガスを脱着し、有害化学ガス除去フィルタにより脱着した有害化学ガスを無害のガスに分解する。そのため、有害化学ガスを多く吸着できるので、有害化学ガスの除去率を向上することができる。また、有害化学ガス除去フィルタで有害化学ガスを多く吸着できるので、空気調和機の有害化学ガス除去フィルタの使用寿命を長くすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１を参照して、本発明の実施の形態１における空気調和機について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における空気調和機の概略図であり、内部構造を示すため一部破断して図示している。実施の形態１における空気調和機１１は、図１に示すように、有害化学ガスを吸着・分解する有害化学ガス除去フィルタ１０と、エネルギー発生部であるヒータ３とを備えている。
【００２３】
詳細には、図１に示すように、空気調和機１１は、たとえば吸気口１と、送風手段２と、ヒータ３と、電源４と、制御手段５と、排気口８と、スイッチ９と、有害化学ガス除去フィルタ１０とを備える。有害化学ガス除去フィルタ１０は、吸着部６と分解部７とを含む。
【００２４】
吸気口１は、空気調和機１１に空気が吸い込まれるための開口された部材である。吸気口１には、ＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air)フィルタなどの防塵用フィルタが設けられていてもよい。
【００２５】
送風手段２は、たとえば、プロペラ状の送風機、あるいは圧力式ノズルなどのように空気を圧縮して空気を送り出す手段を用いている。
【００２６】
ヒータ３は、エネルギー発生部としての加熱手段である。ヒータ３は、送風手段２により送風された空気を加熱する。ヒータ３は、吸着部６に吸着された有害化学ガスを脱着させるために設けられている。そのため実施の形態１では、ヒータ３は、空気の流れ方向（図１において矢印の方向）に対して有害化学ガス除去フィルタ１０の上流側に配置されている。
【００２７】
制御手段５は、送風手段２とヒータ３とを制御する部材である。具体的には、運転時に、吸着部６により有害化学ガスを吸着させ、運転停止時または運転開始時の少なくともいずれか一方の時に、分解部７により吸着された有害化学ガスを分解するように制御手段５により制御する。
【００２８】
吸着部６は、有害化学ガスを吸着させる部材である。吸着部６は有害化学ガスを吸着するものであれば特に限定されないが、比表面積が大きいものが好ましい。吸着部６として、実施の形態１では、比表面積の大きい多孔質材料を用いている。多孔質材料として、たとえばＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＳｎＯ2、ＨｆＯ2若しくはＡｌＰＯ4などの金属酸化物系材料、ＳｉＯ2・Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2・ＴｉＯ2、ＳｉＯ2・Ｖ2Ｏ5、ＳｉＯ2・Ｂ2Ｏ3若しくはＳｉＯ2・Ｆｅ2Ｏ3などのシリケート系材料、Ｐｔ、Ａｇ若しくはＡｕなどからなる金属系材料、Ｓｉなどからなる半導体系材料、活性炭若しくは有機高分子などからなる炭素系材料、珪藻土若しくはホタテ貝殻などの生体由来系材料またはＳｉＯ2などを用いることができる。
【００２９】
また、吸気口１から送られた空気が多孔質材料を通過する際の圧力損失を低減するために、上記多孔質材料はハニカム状に形成されていることがより好ましい。
【００３０】
さらに、吸着部６から有害化学ガスが脱着される時に高温となる場合があるため、吸着部６は耐熱性があるものであることが好ましい。
【００３１】
また、実施の形態１の吸着部６では、多孔質材料に有害化学ガスを吸着させる触媒を担持させている。触媒としては、たとえばＡｇ、Ｃｕ、ＣｕＣｌ、Ａｌ、ＰｔやＣＮＦ（カーボンナノファイバー）、金属ナノワイヤ（Ａｇ、Ａｕなど）などを用いることができる。なお、多孔質材料に触媒を担持することに特に限定されない。たとえば、吸着部６は、触媒を担持せずに、有害化学ガスを吸着できる多孔質材料からなる構成としてもよい。
【００３２】
分解部７は、吸着部６から脱着した有害化学ガスを分解する部材である。分解部７は、脱着した有害化学ガスの分解を促進するために、多孔質材料の表面の少なくとも一部に金属触媒を担持することが好ましい。多孔質材料として、たとえば上述した吸着部６の多孔質材料と同様のものを用いることができる。金属触媒として、たとえばＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属を用いることができる。金属酸化助触媒として、たとえばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｒなどの酸化物を用いることができる。
【００３３】
また、分解部７は、有害化学ガス除去フィルタ１０において空気の流れ方向に対して下流側に配置されている。
【００３４】
排気口８は、有害化学ガス除去フィルタ１０を通過した空気を排出するための開口された部材である。スイッチ９は、制御手段５と接続されている。なお、スイッチ９は、制御手段５がスイッチ機能を有する電源４と接続されている場合には、空気調和機１１の構成として省略することができる。
【００３５】
有害化学ガス除去フィルタ１０は、有害化学ガスを吸着する吸着部６と、吸着部６で吸着された有害化学ガスを分解する分解部７とを備えている。また、吸着部６が室内温度で有害化学ガスを吸着する。
【００３６】
有害化学ガス除去フィルタ１０は、吸着部６と分解部７とを含んでいるが、特にこれに限定されない。有害化学ガス除去フィルタ１０は、実施の形態１にように吸着部６と分解部７とを別の場所に配置してもよいし、たとえば吸着部６と分解部７とを同一場所に配置してもよい。吸着部６と分解部７とを同一場所に配置する場合とは、たとえば吸着部６に有害化学ガスを分解する触媒を予め担持するなど、吸着用触媒と分解用触媒を同一部分に担持させる。なお、有害化学ガス除去フィルタ１０は、吸着部６と分解部７とをユニット化するために筒状ケース１０ａに収容した状態で図示しているが、ユニット化する必要が無い場合には筒状ケース１０ａは不要である。
【００３７】
なお、上記「有害化学ガス」とは、人の健康に障害を及ぼす物質のうち気体状又は微粒子状物質を意味する。有害化学ガスとしては、たとえばホルムアルデヒドなどのアルデヒド類、トルエンやキシレンなどのＶＯＣ（Volatile Organic Compound；揮発性有機化合物）、一酸化炭素、二酸化炭素、酢酸、アンモニアおよび硫黄含有物質などが挙げられる。
【００３８】
次に、図２を参照して、空気調和機１１の動作について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における空気調和機１１の有害化学ガス除去方法を示すフローチャートである。
【００３９】
まず、吸着工程（Ｓ１０）を実施する。この工程（Ｓ１０）では、まず、電源４をＯＮにして空気調和機１１を起動させる。これにより、空気調和機１１の通常動作（室内温度での動作）が開始される。この際、送風手段２により、有害化学ガスを含む室内の空気は、吸気口１、送風手段２、ヒータ３、吸着部６、分解部７、排気口８の順に流れる。この室内の空気の流れにおいて、通常動作では、室温で室内の空気が吸着部６を通過する際に、空気中の有害化学ガスが吸着部６に吸着される。そして、有害化学ガスが除去された空気が、排気口８から排出される。
【００４０】
次に、脱着工程（Ｓ２０）を実施する。この工程（Ｓ２０）では、吸着工程（Ｓ１０）において有害化学ガス除去フィルタ１０の吸着部６に吸着された有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタ１０に脱着させる。具体的には、空気調和機１１の動作終了時に、ヒータ３により送風される空気を加熱し、加熱された空気の熱により、吸着部６に吸着している有害化学ガスを脱着させる。
【００４１】
次に、分解工程（Ｓ３０）を実施する。この工程（Ｓ３０）では、脱着工程（Ｓ２０）で脱着された有害化学ガスを分解部７で無害なガスに分解する。具体的には、空気調和機１１の動作終了時に、加熱された空気の熱により、脱着工程（Ｓ２０）で脱着された有害化学ガスは、分解部７に流れる。その有害化学ガスが分解部７で無害のガスに分解されて除去される。
【００４２】
そして、有害化学ガスが除去された空気が、排気口８から排出される。これにより、空気調和機１１において有害化学ガスが除去される。
【００４３】
なお、分解部７における有害化学ガスを分解する触媒の活性温度が低い場合には、省エネルギーの観点から、分解工程（Ｓ３０）においてヒータ３を動作させず、通常運転とすることができる。
【００４４】
実施の形態１における空気調和機１１では、分解部７において吸着された有害化学ガスを分解する流速が、吸着部６において有害化学ガスが吸着される流速よりも遅い。具体的には、脱着工程（Ｓ２０）および分解工程（Ｓ３０）を実施する際における空気の流速を、吸着工程（Ｓ１０）を実施する際における空気の流速よりも遅くしている。
【００４５】
なお、実施の形態１では、制御手段５により、運転時に吸着部６により有害化学ガスを吸着させ、運転停止時に分解部７により吸着された有害化学ガスを分解する制御としているが、特にこれに限定されない。たとえば、運転停止時または運転開始時の少なくともいずれか一方の時に、分解部７により吸着された有害化学ガスを分解する制御としてもよい。また、空気調和機１１の運転中に定期的に分解部７により吸着された有害化学ガスを分解する制御としてもよい。
【００４６】
次に、有害化学ガス除去フィルタ１０の寿命について説明する。吸着工程（Ｓ１０）を実施すると、有害化学ガス除去フィルタ１０を構成する吸着部６に有害化学ガスが高効率で吸着される。そのままの状態では、有害化学ガスの吸着が進むにつれて、吸着部６の吸着量が飽和し、吸着部６を交換しない限り有害化学ガスの吸着速度が低下する。
【００４７】
しかし、脱着工程（Ｓ２０）を実施すると、ヒータ３で加熱された空気の熱により、吸着部６に吸着している有害化学ガスを脱着させる。これにより、再度、吸着部６は有害化学ガスを吸着することが可能となるので、吸着部６を再生することができる。そのため、吸着部６の吸着速度が一時的に低下しても、脱着工程（Ｓ２０）を実施することにより、吸着部６を再生することが可能となる。よって、使用寿命に大きく影響を及ぼす吸着部６を構成する有害化学ガス除去フィルタ１０の寿命は長くなる。
【００４８】
なお、実施の形態１では脱着工程（Ｓ２０）を備えているが、特にこれに限定されない。吸着工程（Ｓ１０）と分解工程（Ｓ３０）とを備えていれば、脱着工程（Ｓ２０）を備えていなくてもよい。
【００４９】
以上説明したように、実施の形態１における空気調和機１１の有害化学ガス除去方法によれば、有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着する吸着工程（Ｓ１０）と、有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着された有害化学ガスを分解する分解工程（Ｓ３０）とを備えている。吸着工程（Ｓ１０）と分解工程（Ｓ３０）とを備えることにより、有害化学ガスを吸着する能力を向上して、有害化学ガスの除去率を向上することができる。
【００５０】
また、吸着工程（Ｓ１０）と分解工程（Ｓ３０）とを別の工程としているので、吸着工程（Ｓ１０）において有害化学ガスを吸着しても、分解工程（Ｓ３０）を実施することにより吸着工程（Ｓ１０）で再度有害化学ガスを吸着することができる。そのため、空気調和機１１を構成する有害化学ガス除去フィルタ１０の使用寿命を長くすることが可能となる。
【００５１】
上記有害化学ガス除去方法において好ましくは、分解工程（Ｓ３０）は、吸着工程（Ｓ１０）において有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着された有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタ１０から脱着させる脱着工程（Ｓ２０）を含む。これにより、吸着工程（Ｓ１０）で吸着された有害化学ガスを脱着させて、脱着工程（Ｓ２０）で脱着された有害化学ガスを分解工程（Ｓ２０）で分解する。そのため、有害化学ガスをより多く除去することができる。よって、室内空気における有害化学ガスの除去率をさらに向上することができる。
【００５２】
上記有害化学ガス除去方法において好ましくは、吸着工程（Ｓ１０）は、室内温度で有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着する。これにより、空気調和機１１を室内で運転しているときに、加温などの工程を行なわずに有害化学ガスを吸着できる。そのため、通常運転しているだけで、有害化学ガスを空気調和機１１の有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着することができる。
【００５３】
上記有害化学ガス除去方法において好ましくは、分解工程（Ｓ３０）において吸着工程（Ｓ１０）で吸着された有害化学ガスを分解する流速が、吸着工程（Ｓ１０）において有害化学ガスを吸着する流速よりも遅い。これにより、分解工程（Ｓ３０）で、空気が通過する際に生じる圧力損失を少なくし、消費電力の低減を図ることができる。
【００５４】
実施の形態１における空気調和機１１によれば、有害化学ガスを吸着・分解する有害化学ガス除去フィルタ１０と、吸着・分解する有害化学ガス除去フィルタ１０に吸着された有害化学ガスを脱着させるためのエネルギー発生部とを備えている。有害化学ガス除去フィルタ１０により有害化学ガスを吸着し、エネルギー発生部により吸着された有害化学ガスを脱着し、有害化学ガス除去フィルタ１０により脱着した有害化学ガスを除去する。そのため、有害化学ガスを多く吸着できるので、有害化学ガスの除去率を向上することができる。また、有害化学ガス除去フィルタ１０で有害化学ガスを多く吸着できるので、空気調和機１１を構成する有害化学ガス除去フィルタ１０の使用寿命を長くすることが可能となる。
【００５５】
上記空気調和機１１において好ましくは、エネルギー発生部が加熱手段であるヒータ３を含む。ヒータ３により、送風される空気を加熱し、加熱された空気の熱により吸着部６に吸着している有害化学ガスを脱着することができる。
【００５６】
上記空気調和機１１において好ましくは、吸着・分解する有害化学ガス除去フィルタ１０が、吸着部６と分解部７とを含む。これにより、吸着部６で有害化学ガスを吸着し、分解部７で吸着された有害化学ガスを除去することができる。そのため、空気調和機１１の有害化学ガス除去フィルタである有害化学ガス除去フィルタ１０は、有害化学ガスの除去率をより向上することができる。
【００５７】
上記空気調和機１１において好ましくは、運転時に、吸着部６により有害化学ガスを吸着させ、運転停止時または運転開始時の少なくともいずれか一方の時に、分解部７により吸着された有害化学ガスを分解する制御手段をさらに備えている。そのため、運転停止時または運転開始時の少なくともいずれか一方の時に吸着部６に、吸着した有害化学ガスを分解する。また、それ以外の時には、有害化学ガスを吸着して空気中の有害化学ガスを除去する。よって、空気調和機１１は、効率的な運転をすることができる。
【００５８】
上記空気調和機１１において好ましくは、分解部７において吸着された有害化学ガスを分解する流速が、吸着部６において有害化学ガスが吸着される流速よりも遅い。これにより、分解部７を空気が通過する時の圧力損失を少なくし、消費電力の低減を図ることができる。
【００５９】
次に、本発明の実施の形態１における空気調和機１１の変形例について説明する。図３は、本発明の実施の形態１の変形例１における空気調和機の概略図であり、内部構造を示すため一部破断して図示している。図３を参照して、変形例１における空気調和機３０の構成は、実施の形態１における空気調和機１１と基本的には同様の構成を備えるが、エネルギー発生部の構成において、図１に示した空気調和機１１と異なる。
【００６０】
詳細には、エネルギー発生部は、加熱手段であるヒータ３としている。図３に示すように、ヒータ３は、吸着部６と分解部７とを備える有害化学ガス除去フィルタ１０の外側に巻き付けるものとしている。
【００６１】
実施の形態１における空気調和機１１では、図１に示したように、空気の流れ方向（図１において矢印の方向）に対して、ヒータ３は吸着部６の上流の流路に配置されている。変形例１における空気調和機３０では、図３に示すように、空気の流れ方向（図３において矢印の方向）に対して、ヒータ３は吸着部６および分解部７と同等の流路に配置されている。
【００６２】
空気調和機３０の動作は、実施の形態１における空気調和機１１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００６３】
以上説明したように、変形例１における空気調和機３０によれば、エネルギー発生部を有害化学ガス除去フィルタ１０の外側に巻き付けている。これにより、変形例１における空気調和機３０では、ヒータ３の配置より、脱着された有害化学ガスと有害化学ガス除去フィルタ１０を同時に加熱することができる。そのため、分解部７では、有害化学ガスを脱着させるときに、ヒータ２により加熱する場合には、分解部７も高温となる。高温の環境下で有害化学ガスの分解が促進されるので、分解部７において有害化学ガスの分解はより速く進行する。よって、有害化学ガスの除去率をより向上することができる。
【００６４】
図４は、本発明の実施の形態１の変形例２における空気調和機の概略図であり、内部構造を示すため一部破断して図示している。図４を参照して、変形例２における空気調和機４０の構成は、実施の形態１における空気調和機１１と基本的には同様の構成を備えるが、有害化学ガス除去フィルタ１０の構成において、図１に示した空気調和機１１と異なる。
【００６５】
詳細には、図４に示すように、有害化学ガス除去フィルタ１０は、吸着部６を、２個の分解部７で挟み込む形に配置している。
【００６６】
空気調和機４０の動作は、実施の形態１における空気調和機１１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００６７】
以上説明したように、変形例２における空気調和機４０によれば、有害化学ガス除去フィルタ１０は吸着部６を２個の分解部７で挟み込むように配置されている。そのため、ヒータ３により温度を上げて吸着部６に吸着された有害化学ガスを脱着させた時に、有害化学ガスが逆流する場合であっても、逆流する有害化学ガスを空気の流れ方向の上流側の分解部７で分解することができる。よって、脱着した濃度の高い有害化学ガスが逆流して開口部１から室内に流入することを防ぐことができる。
【００６８】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における空気調和機を示す概略図であり、内部構造を示すため一部破断して図示している。図５を参照して、本発明の実施の形態２における空気調和機を説明する。図５を参照して、本発明の実施の形態２における空気調和機５０の構成は、基本的には本発明の実施の形態１における空気調和機と同様の構成を備えるが、エネルギー発生部において、図１に示した空気調和機１１と異なる。
【００６９】
詳細には、図５に示すように、空気調和機５０はエネルギー発生部が過熱水蒸気発生手段１２を含んでいる。過熱水蒸気発生手段１２により発生する過熱水蒸気１３により、吸着部６で吸着された有害化学ガスを脱着する。
【００７０】
なお、「過熱水蒸気」とは、大気圧で１００℃より高温の水蒸気を意味する。たとえば、気化した水分子を大気圧の下で１００℃より高温に加熱することにより得られる。
【００７１】
過熱水蒸気発生手段１２は、過熱水蒸気を発生させるものである。過熱水蒸気発生手段１２は、空気の流れ方向に対して、有害化学ガス除去フィルタ１０の上流側に配置されている。
【００７２】
送風手段２は、空気の流れ方向（図５において矢印の方向）において排気口８の手前に配置されている。また、制御手段５は、送風手段２と過熱水蒸気発生手段１２とを制御する部材である。
【００７３】
吸着部６は、実施の形態１と同様のものを用いているが、実施の形態２では、過熱水蒸気１３に対する耐久性が高いものを用いることが好ましい。
【００７４】
分解部７は、吸着部６から脱着した有害化学ガスの分解を促進するために、多孔質材料の表面の少なくとも一部に金属触媒を固定（担持）することが好ましい。なお、「多孔質材料の表面」とは、多孔質材料の表面の他、多孔質材料に形成されている細孔の表面をも含む。
【００７５】
多孔質材料の表面に固定される金属触媒は、過熱水蒸気による有害化学ガスの分解を促進する金属触媒であることが好ましい。たとえば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、およびＤｙなどの金属触媒を用いることができる。
【００７６】
次に、実施の形態２における空気調和機５０の動作について説明する。基本的には、実施の形態１における空気調和機１１の動作と同様であるが、脱着工程（Ｓ２０）において実施の形態１における空気調和機１１と異なる。
【００７７】
まず、空気調和機５０では吸着工程（Ｓ１０）を実施する。この工程は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００７８】
次に、脱着工程（Ｓ２０）を実施する。この工程（Ｓ２０）では、過熱水蒸気発生手段１２を起動させて、過熱水蒸気１３を発生させる。吸着部６に吸着している有害化学ガスに過熱水蒸気１３を吹き付ける。過熱水蒸気１３を吸着部６に吸着している有害化学ガスに接触させると、過熱水蒸気１３の有する高い伝熱能力により気体の熱脱着が行われる。すなわち、有害化学ガスが過熱されて、吸着部６より脱着される。
【００７９】
次に、分解工程（Ｓ３０）を実施する。この工程（Ｓ３０）では、脱着工程（Ｓ２０）により脱着された有害化学ガスは、分解部７において、過熱水蒸気１３の有する高い伝熱能力が働き、触媒と熱とにより酸化分解が行なわれる。すなわち過熱水蒸気１３の熱により触媒反応を活性化して、有害化学ガスは分解される。そして、有害化学ガスが分解されて無害となった分解ガスは、送風手段２により、排気口８から排出される。
【００８０】
なお、過熱水蒸気１３は、上述したように吸着部６に吸着されている有害化学ガスを脱着するとともに、脱着した有害化学ガスを分解する能力を有している。
【００８１】
次に、過熱水蒸気により有害化学ガスが脱着されるメカニズムについて説明する。過熱水蒸気は大気圧で１００℃以上であるため、過熱水蒸気１３が吸着部６と接触すると、吸着部６は加熱される。かかる過熱水蒸気１３による加熱は、対流伝熱および放射伝熱に加えて、加熱対象物の表面において水蒸気の凝縮による移動熱量の大きな凝縮伝熱が起こる。そのため、対流伝熱のみに加熱された乾燥空気による加熱に比べ、加熱対象物である吸着部６の温度を極めて短時間に上昇させることができる。すなわち、過熱水蒸気は、（１）乾燥空気より物質を乾燥させる能力がある、（２）乾燥空気より熱を伝える効率が高い、（３）乾燥空気より物質を燃焼させる能力がある、などの特性を有している。よって、過熱水蒸気の上記（２）および（３）の特性を利用すると、有害化学ガスを吸着した吸着部６に過熱水蒸気１３を接触させることにより、有害化学ガスは熱脱着を行う。
【００８２】
以上説明したように、本発明の実施の形態２における空気調和機５０によれば、エネルギー発生部が過熱水蒸気発生手段１２を含む。そのため、過熱水蒸気発生手段１２により発生する過熱水蒸気１３の有する高い伝熱能力により、吸着部６においては有害化学ガスの熱脱着が行なわれる。よって、吸着部６に吸着している有害化学ガスを脱着することができる。
【００８３】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における空気調和機を示す概略図であり、内部構造を示すため一部破断して図示している。図６を参照して、本発明の実施の形態３における空気調和機を説明する。図６を参照して、本発明の実施の形態３における空気調和機６０の構成は、基本的には本発明の実施の形態１における空気調和機と同様の構成を備えるが、有害化学ガス除去フィルタおよびエネルギー発生部において、図１に示した空気調和機１１と異なる。具体的には、実施の形態３における空気調和機６０はエネルギー発生部が電界発生手段を含んでいる。
【００８４】
詳細には、有害化学ガス除去フィルタ１０は、電界により有害化学ガスを吸着・分解して除去する。図６に示すように、有害化学ガス除去フィルタ１０を構成している吸着部６は、基板１４と、導電性薄膜１５と、導電性ナノワイヤ１６と、カーボンナノワイヤ１７と、絶縁膜２０と、外枠２２とを備えている。基板１４上に導電性薄膜１５が形成されている。導電性薄膜１５上で外枠２２と対向する側に導電性ナノワイヤ１６が設けられている。導電性薄膜１５および導電性ナノワイヤ１６を介してカーボンナノワイヤ１７が基板１４と接続されている。
【００８５】
基板１４は、たとえばグラファイト、金属、ガラスおよびセラミックスなどを用いることができる。導電性薄膜１５は、たとえばＡｌおよびＡｇなどを用いることができる。導電性ナノワイヤ１６は、たとえばＣＮＦ（カーボンナノファイバー）、ＣＮＷ（カーボンナノワイヤ）、金属ナノワイヤ（Ａｇ、Ａｕなど）、半導体ナノワイヤなどを用いることができる。絶縁膜２０は、たとえばシリカ、アルミナなどを用いることができる。
【００８６】
また、有害化学ガス除去フィルタ１０を構成している分解部７は、吸着部６の構成に加えてさらに酸化触媒１８を備えている。酸化触媒１８は、カーボンナノワイヤ１７の表面に担持させている。酸化触媒１８は、たとえば実施の形態１の分解部７で用いる金属触媒と同様のものを用いることができる。
【００８７】
電界発生手段は、基板１４と、基板１４の表面上に形成されている導電性薄膜１５と、基板１４を非接触で取り囲む導電性の外枠２２とを備える。基板１４と外枠２２との間に電圧を印加することにより電界は形成され、基板１４に印加する電圧を消失させることにより電界の形成を消失させる。具体的には、外枠２２は接地電位２１とし、基板１４を正電位として用いることができる。基板１４と外枠２２とが電気的に接触し、直流放電等が発生するのを避けるために、外枠２２の表面上で基板と対向する側に絶縁膜２０が設けられている。
【００８８】
次に、実施の形態３における空気調和機６０の動作について説明する。基本的には、実施の形態１における空気調和機１１の動作と同様である。
【００８９】
まず、空気調和機５０では吸着工程（Ｓ１０）を実施する。この工程（Ｓ１０）では、まず、電源４をＯＮにして空気調和機６０を起動させて通常動作を開始する。この際、送風手段２により、有害化学ガスを含む室内の空気は、吸気口１、吸着部６、ヒータ３、分解部７、排気口８の順に（図６において矢印の方向に）流れる。
【００９０】
そして、吸着部６において、基板１４と外枠２２との間に３０Ｖ〜２００Ｖの電圧を印加すると、カーボンナノワイヤ１７近傍に強い電界が誘起される。室内空気の循環において、室内の空気が吸着部６を通過する際に、空気中の有害化学ガスの有極性分子が、電界により引き寄せられてカーボンナノワイヤ１７に吸着する。
【００９１】
次に、脱着工程（Ｓ２０）を実施する。この工程（Ｓ２０）では、吸着部６において基板１４と外枠２２との間に印加している電圧を消失させる。吸着工程（Ｓ１０）では静電気的な作用を用いて有害化学ガスを吸着しているため、電圧を印加することをやめて電界を除去すると、静電吸着された分子の離脱が起こる。これにより、カーボンナノワイヤ１７表面の有害化学ガスが脱着される。
【００９２】
次に、分解工程（Ｓ３０）を実施する。この工程（Ｓ３０）では、分解部７において、基板１４と外枠２２との間に３０Ｖ〜２００Ｖの電圧を印加する。そして、ヒータ３をOＯＮとして、分解部７に流れる空気を暖める。分解部７においては、酸化触媒１８の微粒子で被われたカーボンナノワイヤ１７には有極性分子の有害化学ガスが電界により吸着される。この際、熱的なエネルギーと付加的な小さな静電エネルギーをもった酸素も、存在量が多いために頻繁にカーボンナノワイヤ１７近傍に到来する。この酸素と酸化触媒１８との作用により有害化学ガスの酸化反応が促進される。そして、酸化反応して無害のガスとなった有害化学ガスの分解ガスは、送風手段２により、排気口８から排出される。
【００９３】
次に、電界により有害化学ガスが無害のガスに分解されるメカニズムについて説明する。カーボンナノワイヤ１７の周囲に空間的に変化する電界を存在させて、該電界が存在する領域を通過する気体分子がその影響を受けることを利用して、異なる分子間の分離を行なっている。
【００９４】
まず、吸着のメカニズムについて説明する。電界Ｅに置かれた分子は、その双極子モーメントをｐ、分極率をα、電界強度をＦとすると、Ｅ＝−ｐＦ−αＦ2／２の静電エネルギーを付与される。電界強度が場所によって変化する場合、静電エネルギーも場所によって変化する。その結果、電界中に存在する分子には静電エネルギーの位置微分に相当する力が働き、その影響が大きい場合には電界強度の強いカーボンナノワイヤ１７の表面に引き寄せられる。このような効果を利用することにより、酸素や窒素のような無極性分子と区別して、有極性分子である有害化学ガスを選択的にカーボンナノワイヤ１７の表面に吸着して分離することができる。
【００９５】
次に、脱着のメカニズムについて説明する。基板１４に印加する電圧を消失させることにより電界の形成を消失させると、上記のような静電エネルギーが消失する。すると、静電エネルギーにより吸着されていた有極性分子である有害化学ガスは、その吸着力を失い、カーボンナノワイヤ１７から脱着する。
【００９６】
次に、分解のメカニズムについて説明する。分解部７では、電界の効果でカーボンナノワイヤ１７表面に引き寄せられた有極性分子がカーボンナノワイヤ１７表面に存在する酸化触媒１８と効果的に接触して酸化されて無極性分子となる。無極性分子となると吸着することができなくなるので、カーボンナノワイヤ１７から剥離する。
【００９７】
以上説明したように、本発明の実施の形態３における空気調和機６０によれば、エネルギー発生部が電界発生手段を含む。そのため、電界発生手段により形成される電界により、吸着部６において有害化学ガスの脱着が行なわれる。よって、吸着部６に吸着している有害化学ガスを脱着することができる。
【００９８】
また、有害化学ガス除去フィルタ１０における吸着・分解を電界により行なっている。そのため、電界を形成することにより、有極性分子である有害化学ガスを容易に吸着・分解することができる。また、電界の形成を消失することにより、有極性分子である有害化学ガスを容易に脱着することができる。
【実施例１】
【００９９】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、吸着部６の動作について確認した。具体的には、吸着部６は、銀イオンを触媒量として２．０ｇ／Ｌ担持させた２０ｇのペレット状のゼオライトを用いた。室温２５℃の環境下で、有害化学ガスとして１００ｐｐｍの濃度の一酸化炭素を含む空気を、流速１００ｍｌ／ｍｉｎとして流した。吸着部６のワンパス試験（１回の通過）を行ない、吸着部６を通過する前後の一酸化炭素の濃度比較を行ない、吸着率を測定した。
【０１００】
その結果、約７８％という高い割合の一酸化炭素が、吸着部６の銀イオンゼオライトに吸着された。この吸着のメカニズムは、以下の通りである。一酸化炭素の分子の大きさは約２８ｎｍであり、ゼオライトの細孔は２８ｎｍよりもやや大きい。そのため、ゼオライトの細孔に一酸化炭素が入り込むようにして、一酸化炭素がゼオライトに吸着された。
【０１０１】
また、一酸化炭素の吸着後に約２００℃で加熱を行なうと、吸着された一酸化炭素が脱着された。
【実施例２】
【０１０２】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、吸着部６の動作について確認した。具体的には、吸着部６は、直径５５ｍｍ、厚さ５ｍｍのセラミックハニカム（組成ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ）に、密度が約１０10個／ｃｍ2のＣＮＦ（カーボンナノファイバー）を付着させたものを用いた。そして、室温２５℃の環境下で、有害化学ガスとして４６ｐｐｂの濃度のトルエンを含む空気を、流速５０ｍｌ／ｍｉｎとして流した。吸着部６のワンパス試験を行ない、吸着部６を通過する前後のトルエンの濃度比較を行ない、吸着率を測定した。
【０１０３】
その結果、約９９％という非常に高い割合のトルエンが、吸着部６のＣＮＦ担持セラミックハニカムに吸着された。この吸着は、ＣＮＦとベンゼン環を有するトルエンとの電子的な親和性により生じた。
【０１０４】
また、トルエンの吸着後に約３００℃で加熱を行なうと、吸着されたトルエンが脱着された。
【実施例３】
【０１０５】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、吸着部６の動作について確認した。具体的には、吸着部６は、直径５５ｍｍ、厚さ５ｍｍのセラミックハニカムに、密度が約１０10個／ｃｍ2のＣＮＦを付着させたものを用いた。そして、室温２５℃の環境下で、有害化学ガスとして４０ｐｐｂの濃度のキシレンを含む空気を、流速５０ｍｌ／ｍｉｎで流した。吸着部６のワンパス試験を行ない、吸着部６を通過する前後のキシレンの濃度比較を行ない、吸着率を測定した。
【０１０６】
その結果、約９９．８％という非常に高い割合のトルエンが、吸着部６のＣＮＦ担持セラミックハニカムに吸着された。この吸着は、ＣＮＦとベンゼン環を有するキシレンとの電子的な親和性により生じた。
【０１０７】
また、キシレンの吸着後に約３００℃で加熱を行なうと、吸着されたキシレンが脱着された。
【実施例４】
【０１０８】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、吸着部６の動作について確認した。具体的には、吸着部６は、直径５５ｍｍ、厚さ５ｍｍのセラミックハニカムに、密度が約１０10個／ｃｍ2のＣＮＦを付着させたものを用いた。そして、室温２５℃の環境下で、有害化学ガスとして６５ｐｐｂの濃度のホルムアルデヒドを含む空気を、流速５０ｍｌ／ｍｉｎで流した。吸着部６のワンパス試験を行ない、吸着部６を通過する前後のホルムアルデヒドの濃度比較を行ない、吸着率を測定した。
【０１０９】
その結果、約５６．４％という高い割合のホルムアルデヒドが、吸着部６のＣＮＦ担持セラミックハニカムに吸着された。この吸着は、ＣＮＦとホルムアルデヒドとの電気的な親和性により生じた。
【０１１０】
また、ホルムアルデヒドの吸着後に約３００℃で加熱を行なうと、吸着されたホルムアルデヒドが脱着された。
【実施例５】
【０１１１】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、分解部７の動作について確認した。具体的には、分解部７は、直径５５ｍｍ、厚さ５ｍｍのセラミックハニカムに、密度が約１０10個／ｃｍ2のＣＮＦを付着させ、ＣＮＦの先端表面にＮｉからなる触媒を２．０ｇ／Ｌ担持させた。そして、有害化学ガスとして１００ｐｐｍの濃度の一酸化炭素を含む空気を、流速２０ｍｌ／ｍｉｎで流した。その際、２００℃で加熱処理を行なった。分解部７のワンパス試験を行ない、分解部７を通過する前後の一酸化炭素の濃度比較を行ない、分解率を測定した。
【０１１２】
その結果、約１００％という非常に高い割合の一酸化炭素が、分解部７のＣＮＦ担持セラミックハニカムで除去された。この分解のメカニズムが以下の通りである。ＣＮＦは表面積が大きいため、ＣＮＦと一酸化炭素との接触する表面積が大きい。その表面に酸化触媒であるＮｉを担持させることにより、一酸化炭素分子の酸化触媒への衝突の確率が高くなった。そのため、効率よく一酸化炭素を二酸化炭素に酸化することができた。
【０１１３】
また、触媒をＡｇ、ＣｕＯについても同様に実施した。その結果、分解部７での一酸化炭素の除去率は、Ｎｉ触媒の場合とほぼ同様の結果となった。
【実施例６】
【０１１４】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、分解部７の動作について確認した。具体的には、分解部７は、直径５５ｍｍ、厚さ５ｍｍのセラミックハニカムにＡｇからなる触媒を２．０ｇ／Ｌ担持させた。有害化学ガスとして１００ｐｐｍの濃度の一酸化炭素を含む空気を、流速２０ｍｌ／ｍｉｎで流した。その際、２００℃で加熱処理を行なった。分解部７のワンパス試験を行ない、分解部７を通過する前後の一酸化炭素の濃度比較を行ない、分解率を測定した。
【０１１５】
その結果、分解部７の担持触媒Ａｇで、約８５％という高い割合の一酸化炭素が、無害の二酸化炭素に酸化されて除去できた。この分解は、表面積を高めたハニカムに担持させた酸化触媒であるＡｇに一酸化炭素を衝突させ、一酸化炭素を酸化させることにより生じた。
【０１１６】
また、触媒をＣｕＯ、Ｎｉ、Ｐｔについても同様に実施した。その結果、ＣｕＯの場合の分解部７での一酸化炭素の除去率は、Ａｇと同様であった。Ｎｉの場合の除去率は、約９８％、Ｐｔの場合の除去率は１００％と非常に高い除去率となった。
【実施例７】
【０１１７】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、分解部７の動作について確認した。具体的には、分解部７は、直径５５ｍｍ、厚さ５０ｍｍの金属ハニカム（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ）にＰｔからなる触媒を２．０ｇ／Ｌ担持させた。有害化学ガスとして５５０ｐｐｍの濃度のトルエンを含む空気を、流速２０ｍｌ／ｍｉｎで流した。その際、３００℃で加熱処理を行なった。分解部７のワンパス試験を行ない、分解部７を通過する前後のトルエンの濃度比較を行ない、分解率を測定した。
【０１１８】
その結果、分解部７の担持触媒Ｐｔで約１００％という高い割合のトルエンが、無害の安息香酸に酸化されて除去できた。この分解は、表面積を高めたハニカムに担持させた酸化触媒であるＰｔにトルエンを衝突させトルエンを酸化させることにより生じた。
【実施例８】
【０１１９】
実施の形態１における空気調和機１１の構造を作製して、分解部７の動作について確認した。具体的には、分解部７は、直径５５ｍｍ、厚さ５０ｍｍの金属ハニカム（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ）にＰｔからなる触媒を２．０ｇ／Ｌ担持させた。有害化学ガスとして５５０ｐｐｍの濃度のキシレンを含む空気を、流速２０ｍｌ／ｍｉｎで流した。その際、３００℃で加熱処理を行なった。分解部７のワンパス試験を行ない、分解部７を通過する前後のキシレンの濃度比較を行った。
【０１２０】
その結果、分解部７の担持触媒Ｐｔで、約１００％という高い割合のキシレンが、フタル酸、イソフタル酸、あるいはテレフタル酸に酸化されて除去された。この分解は、表面積を高めたハニカムに担持させた酸化触媒であるＰｔにキシレンを衝突させ、キシレンを酸化させることにより生じた。
【０１２１】
なお、実施例１〜８では、評価を単純化するために、吸着部６と分解部７との評価を分けて行なった。実際には、実施の形態１に記載のように、実施例１〜４の吸着部６と実施例５〜８の分解部７を組み合わせて空気調和機１１の有害化学ガス除去フィルタ１０を構成する。実施例１〜４の吸着部６は、有害化学ガスを高い吸着率で吸着した。実施例５〜８の分解部７は、有害化学ガスを高い除去率で除去した。そのため、実施例１〜４の吸着部６と実施例５〜８の分解部７を組み合わせて有害化学ガス除去フィルタ１０を構成することにより、有害化学ガスの除去率を向上することができた。
【実施例９】
【０１２２】
実施の形態２における空気調和機５０の構造を作製して、空気調和機５０の動作について確認した。まず、吸着部６について実施の形態２の方法で動作した。具体的には、吸着部６は、多孔質材料として質量１００ｍｇのＡｌ２Ｏ３多孔質体を用いた。有害化学ガスとして１０ｐｐｍの濃度のホルムアルデヒドを含む空気を、流速１００ｍｌ／ｍｉｎで吸着部６に流した。吸着部６のワンパス試験を行なうサイクル工程を４回繰り返し、吸着部６を通過する前後のホルムアルデヒドの濃度比較を行った。
【０１２３】
その結果、１回目の吸着部６の除去率は９８％、２回目の吸着部６の除去率は９５％、３回目の吸着部６の除去率は８１％、４回目の吸着部６の除去率は６２％と高い割合であった。
【０１２４】
次に、吸着部６および分解部７を含む有害化学ガス除去フィルタ１０を構成する空気調和機５０について実施の形態２の方法で動作した。具体的には、分解部７は、多孔質材料として質量１００ｍｇのＡｌ２Ｏ３多孔質体の表面に、金属触媒である粒径１０ｎｍのＮｉ粒子を５ｍｇ担持させた。吸着部６は、上記の１００ｍｇのＡｌ２Ｏ３多孔質体を用いた。上記と同様にして各回のホルムアルデヒドのワンパス通気試験を行なった後に、過熱水蒸気発生手段１２により発生させた大気圧下で３００℃の過熱水蒸気１５０ｍｌと、エタノール蒸気０．１ｐｐｍを含む乾燥空気５０ｍｌとを吸着部６および分解部７の多孔質材料に吹き付けた。
【０１２５】
その結果、過熱水蒸気により、吸着部６に吸着したホルムアルデヒドは脱着した。この脱着は、エネルギー発生部である過熱水蒸気発生手段１２により発生する過熱水蒸気１３の有する高い伝熱能力により、ホルムアルデヒドの熱脱着が生じた。
【０１２６】
その後、次のワンパス通気試験を行なった。このサイクル工程（吸着工程、脱着工程、および分解工程）を４回繰り返した。そして、各回のワンパス通気試験において、吸気口１に流入するホルムアルデヒドに対して排気口８から排出されるホルムアルデヒドが除去された割合であるホルムアルデヒドの除去率を算出した。
【０１２７】
その結果、各回のワンパス試験におけるホルムアルデヒドの除去率は、いずれも１００％であった。この分解は、過熱水蒸気の有する高い伝熱能力により、および触媒と熱により、酸化分解が生じた。
【０１２８】
また、ワンパス試験後毎に、ホルムアルデヒドを吸着した吸着部６の多孔質材料に、大気圧下で３００℃の過熱水蒸気１３を吹き付けることにより、ホルムアルデヒドが脱着された。過熱水蒸気１３による脱着工程（Ｓ２０）により、吸着部６の多孔質材料に吸着されていたホルムアルデヒドの除去効率が高く維持できた。脱着したホルムアルデヒドは、分解部７においてＮｉ触媒により酸化反応が促進されて、水と二酸化炭素とに酸化分解された。
【０１２９】
実施例９においては、脱着工程（Ｓ２０）と分解工程（Ｓ３０）とにおいて過熱水蒸気処理を行っているが、特にこれに限定されない。たとえば、脱着工程（Ｓ２０）にのみ過熱水蒸気発生手段１２を起動して吸着部６に過熱水蒸気１３を吹き付けることもできる。
【０１３０】
なお、実施例９では、評価を単純化するために、吸着部６および分解部７に過熱水蒸気を用いた場合の評価例を行なった。実際には、実施形態１の実施例１〜８と実施形態２の実施例９とを組み合せて行ってもよい。たとえば吸着部６には、実施例１〜実施例４の吸着部６を用い、分解部７には、実施例９の分解部を用いることもできる。
【実施例１０】
【０１３１】
実施の形態３における空気調和機６０の構造を作製して、吸着部６の動作について確認した。具体的には、吸着部６において、基板１４と外枠２２との間に電圧３０Ｖを印加した。有害化学ガス除去フィルタ１０の温度を約２５℃に設定した。そして、吸着部６に有害化学ガスとして０．１ｐｐｍの濃度のホルムアルデヒドを含む空気を、流速１ｍｌ／ｍｉｎとして流した。吸着部６のワンパス試験を行ない、吸着部６を通過する前後のホルムアルデヒドの濃度比較を行った。
【０１３２】
その結果、カーボンナノワイヤ１７近傍に強い電界が誘起され、有極性分子のホルムアルデヒドが引き寄せられて、カーボンナノワイヤ１７表面にホルムアルデヒドが吸着した。一方、酸素及び窒素は吸着されることなく吸着部６を通過した。ホルムアルデヒドの吸着率は、約５０％であった。
【０１３３】
また、電界により静電的な作用を用いているため、電界を除去すると静電力により吸着された分子の脱離が起こった。そこで、再度吸着部６に３０Ｖの電圧を印加すると、最初の電圧印加時と同様に約５０％の吸着率でホルムアルデヒドが吸着した。これにより、実施例１０では、カーボンナノワイヤ１７表面は回復し、吸着部６の寿命が短くなることを防止できた。
【実施例１１】
【０１３４】
実施の形態３における空気調和機６０の構造を作製して、分解部７の動作について確認した。具体的には、分解部７では、カーボンナノワイヤ１７の表面に、酸化触媒１８としてＡｇの微粒子を担持させた。分解部７において、基板１４と外枠２２との間に電圧３０Ｖを印加した。有害化学ガス除去フィルタ１０の温度を約２００℃に設定した。そして、分解部７に有害化学ガスとして０．１ｐｐｍの濃度のホルムアルデヒドを含む空気を、流速１ｍｌ／ｍｉｎとして流した。吸着部６のワンパス試験を行ない、吸着部６を通過する前後のホルムアルデヒドの濃度比較を行った。
【０１３５】
その結果、Ａｇ微粒子が担持しているカーボンナノワイヤ１７には、有極性分子のホルムアルデヒドが電界吸着されるが、熱的なエネルギーと付加的な小さな静電エネルギーをもった酸素も、存在量が多いために頻繁にカーボンナノワイヤ１７近傍に到来した。そして、酸化触媒１８であるＡｇとの作用により、ホルムアルデヒドの酸化反応が促進されて、二酸化炭素と水に分解された。ホルムアルデヒドの除去率は、約８０％と高い割合であった。
【実施例１２】
【０１３６】
実施の形態３における空気調和機６０の構造を作製して、分解部７の動作について確認した。具体的には、分解部７では、カーボンナノワイヤ１７の表面に、酸化触媒１８としてＰｔの微粒子を担持させた。分解部７において、基板１４と外枠２２との間に電圧２０Ｖを印加した。有害化学ガス除去フィルタ１０の温度を約３００℃に設定した。そして、分解部７に有害化学ガスとして０．１ｐｐｍの濃度のホルムアルデヒドと、０．２ｐｐｍの濃度のトルエンと、０．１ｐｐｍの濃度の一酸化炭素とを含む空気を、流速１ｍｌ／ｍｉｎとして流した。吸着部６のワンパス試験を行ない、吸着部６を通過する前後の有害化学ガスの濃度比較を行った。
【０１３７】
その結果、Ｐｔ微粒子が担持しているカーボンナノワイヤ１７には、有極性分子のホルムアルデヒドと、一酸化炭素と、トルエンとが電界吸着されるが、熱的なエネルギーと付加的な小さな静電エネルギーをもった酸素も、存在量が多いために頻繁にカーボンナノワイヤ１７近傍に到来した。そして、酸化触媒１８であるＰｔとの作用により、ホルムアルデヒド、トルエン、および一酸化炭素の酸化反応が促進されて、無害のガスに酸化された。ホルムアルデヒドの除去率は約８０％、トルエンの除去率は約５５％、一酸化炭素の除去率は約３０％と高い割合であった。
【０１３８】
一酸化炭素は、双極子モーメントが低いため、ホルムアルデヒドおよびトルエンの除去率より低かった。一酸化炭素の除去率を向上させる場合には、３０Ｖよりも大きな電圧を印加して、大きな電界を形成することにより達成することができた。
【０１３９】
実施例１２においては、脱着工程（Ｓ２０）と分解工程（Ｓ３０）とに電界発生手段により電界を用いているが、特にこれに限定されない。たとえば、脱着工程（Ｓ２０）にのみ電界発生手段により電界を形成することもできる。
【０１４０】
なお、実施例１２では、評価を単純化するために、吸着部６と分解部７とに電界を利用した場合の評価例を行なった。実際には、実施形態１の実施例１〜８と、実施形態２の実施例９と、実施の形態３の実施例１０〜１２とを組み合せて行ってもよい。たとえば吸着部６には、実施例１０の吸着部６を用い、分解部７には、実施例５〜８の分解部を用いることもできる。
【０１４１】
今回開示した上記実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の実施の形態１における空気調和機の内部構造を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１における空気調和機の有害化学ガス除去方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１の変形例１における空気調和機の内部構造を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態１の変形例２における空気調和機の内部構造を示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態２における空気調和機の内部構造を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態３における空気調和機の内部構造を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１ 吸気口、２ 送風手段、３ ヒータ、４ 電源、５ 制御手段、６ 吸着部、７ 分解部、８ 排気口、９ スイッチ、１０ 有害化学ガス除去フィルタ、１０ａ 筒状ケース、１１，３０，４０，５０，６０ 空気調和機、１２ 過熱水蒸気発生手段、１３ 過熱水蒸気、１４ 基板、１５ 導電性薄膜、１６ 導電性ナノワイヤ、１７ カーボンナノワイヤ、１８ 酸化触媒、２０ 絶縁膜、２１ 接地電位、２２ 外枠。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタに吸着する吸着工程と、
前記有害化学ガス除去フィルタに吸着された有害化学ガスを分解する分解工程とを備えた、空気調和機の有害化学ガス除去方法。
【請求項２】
前記分解工程は、前記吸着工程において前記有害化学ガス除去フィルタに吸着された有害化学ガスを前記有害化学ガス除去フィルタから脱着させる脱着工程を含む、請求項１に記載の空気調和機の有害化学ガス除去方法。
【請求項３】
前記分解工程において前記吸着工程で吸着された有害化学ガスを分解する流速が、前記吸着工程において有害化学ガスを吸着する流速よりも遅いことを特徴とする、請求項１または２に記載の空気調和機の有害化学ガス除去方法。
【請求項４】
前記吸着工程は、室内温度で有害化学ガスを前記有害化学ガス除去フィルタに吸着することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機の有害化学ガス除去方法。
【請求項５】
有害化学ガスを吸着・分解する有害化学ガス除去フィルタと、
前記有害化学ガス除去フィルタに吸着された有害化学ガスを脱着させるためのエネルギー発生部とを備えた、空気調和機。
【請求項６】
前記エネルギー発生部が加熱手段を含む、請求項５に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記エネルギー発生部が過熱水蒸気発生手段を含む、請求項５に記載の空気調和機。
【請求項８】
前記エネルギー発生部が電界発生手段を含む、請求項５に記載の空気調和機。
【請求項９】
前記有害化学ガス除去フィルタが、吸着部と分解部とを含む、請求項５〜８のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項１０】
運転時に、前記吸着部により有害化学ガスを吸着させ、運転停止時または運転開始時の少なくともいずれか一方の時に、前記分解部により吸着された有害化学ガスを分解する制御手段をさらに備えた、請求項９に記載の空気調和機。
【請求項１１】
前記分解部において吸着された有害化学ガスを分解する流速が、前記吸着部において有害化学ガスが吸着される流速よりも遅いことを特徴とする、請求項９または１０に記載の空気調和機。
【請求項１２】
請求項５〜１１のいずれか１項に記載の空気調和機に用いられる有害化学ガス除去フィルタであって、
有害化学ガスを吸着する吸着部と、
前記吸着部で吸着された前記有害化学ガスを分解する分解部とを備えた、有害化学ガス除去フィルタ。
【請求項１３】
前記吸着部が室内温度で有害化学ガスを吸着する、請求項１２に記載の有害化学ガス除去フィルタ。
【請求項１】
有害化学ガスを有害化学ガス除去フィルタに吸着する吸着工程と、
前記有害化学ガス除去フィルタに吸着された有害化学ガスを分解する分解工程とを備えた、空気調和機の有害化学ガス除去方法。
【請求項２】
前記分解工程は、前記吸着工程において前記有害化学ガス除去フィルタに吸着された有害化学ガスを前記有害化学ガス除去フィルタから脱着させる脱着工程を含む、請求項１に記載の空気調和機の有害化学ガス除去方法。
【請求項３】
前記分解工程において前記吸着工程で吸着された有害化学ガスを分解する流速が、前記吸着工程において有害化学ガスを吸着する流速よりも遅いことを特徴とする、請求項１または２に記載の空気調和機の有害化学ガス除去方法。
【請求項４】
前記吸着工程は、室内温度で有害化学ガスを前記有害化学ガス除去フィルタに吸着することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機の有害化学ガス除去方法。
【請求項５】
有害化学ガスを吸着・分解する有害化学ガス除去フィルタと、
前記有害化学ガス除去フィルタに吸着された有害化学ガスを脱着させるためのエネルギー発生部とを備えた、空気調和機。
【請求項６】
前記エネルギー発生部が加熱手段を含む、請求項５に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記エネルギー発生部が過熱水蒸気発生手段を含む、請求項５に記載の空気調和機。
【請求項８】
前記エネルギー発生部が電界発生手段を含む、請求項５に記載の空気調和機。
【請求項９】
前記有害化学ガス除去フィルタが、吸着部と分解部とを含む、請求項５〜８のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項１０】
運転時に、前記吸着部により有害化学ガスを吸着させ、運転停止時または運転開始時の少なくともいずれか一方の時に、前記分解部により吸着された有害化学ガスを分解する制御手段をさらに備えた、請求項９に記載の空気調和機。
【請求項１１】
前記分解部において吸着された有害化学ガスを分解する流速が、前記吸着部において有害化学ガスが吸着される流速よりも遅いことを特徴とする、請求項９または１０に記載の空気調和機。
【請求項１２】
請求項５〜１１のいずれか１項に記載の空気調和機に用いられる有害化学ガス除去フィルタであって、
有害化学ガスを吸着する吸着部と、
前記吸着部で吸着された前記有害化学ガスを分解する分解部とを備えた、有害化学ガス除去フィルタ。
【請求項１３】
前記吸着部が室内温度で有害化学ガスを吸着する、請求項１２に記載の有害化学ガス除去フィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１２５４５８（Ｐ２００７−１２５４５８Ａ）
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１８４０３（Ｐ２００５−３１８４０３）
【出願日】平成１７年１１月１日（２００５．１１．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１日（２００５．１１．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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