JP2006242424A - 換気装置及び換気装置の有害物質除去方法 - Google Patents
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Abstract
【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。
【選択図】 図1
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (8)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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