JP2008200645A - 空気清浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】有機物質を分解する能力を改善した空気清浄機を提供する。
【解決手段】本発明は、光触媒を用いて有機物質を分解する空気清浄機１０であって、内部に空気を取り込む吸気部１５と、外部に空気を送り出すための排気部１７とを有するケース本体１１と、光触媒を含む層を有し、ケース本体１１の内部に配置された光触媒フィルタ１２と、光触媒フィルタ１２に光を照射する光照射部１４と、吸気部から排気部の間に形成された流路に空気を送風する送風部１６とを備え、流路を密閉するように光触媒フィルタ１２が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、消臭、脱臭、除菌等を目的とした、光触媒を用いた空気清浄機に関する。

室内の雰囲気の消臭、脱臭、除菌等をする空気清浄機としては、光触媒を用いて雰囲気中に存在する有機物質の粒子を分解するものがある。光触媒を用いた空気清浄機としては、例えば、下記特許文献に示すものがある。

特開２００５−６１７２４号公報 特開２００６−２６２３９号公報 特開２００６−２２３９３９号公報

ところで、光触媒を用いた空気清浄機は、紫外線光等を照射する光照射部と、該光照射部の光が直接入射する位置に配置された光触媒フィルタとを備えいる。そして、空気清浄機の駆動時には、光触媒フィルタに光照射部から光を照射し、活性酸素を発生させ、ファンなどで活性酸素を空気清浄機近傍の雰囲気に拡散させることで、有機物質の分解を行うものである。しかし、ファンから空気を送風することで活性酸素が拡散しても、有機物質を分解するのに十分な量の活性酸素が拡散されにくく、臭気を所望のレベルまで低減させることができない場合が多く、更なる改善の余地があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、有機物質を分解する能力を改善した空気清浄機を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
（１）光触媒を用いて有機物質を分解する空気清浄機であって、
内部に空気を取り込む吸気部と、外部に空気を送り出すための排気部とを有するケース本体と、
光触媒を含む層を有し、前記ケース本体の内部に配置された光触媒フィルタと、
前記光触媒フィルタに光を照射する光照射部と、
前記吸気部から前記排気部の間に形成された流路に空気を送風する送風部とを備え、
前記流路を密閉するように前記光触媒フィルタが配置されていることを特徴とする空気清浄機。
（２）前記光触媒フィルタが空気の流れる方向に間隔をおいて一対に設けられ、該光触媒フィルタ同士の間に区画された密閉空間に前記光照射部が設けられていることを特徴とする上記（１）に記載の空気清浄機。
（３）前記密閉空間の内部には、前記光照射部の光を拡散するための光拡散部材が設けられていることを特徴とする上記（２）に記載の空気清浄機。
（４）雰囲気中の有機物質の量を検出するセンサ部と、前記センサ部による有機物質の検出信号に基づいて、前記光照射部及び前記送風部の少なくとも一方を制御する駆動制御部とを備えていることを特徴とする上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の空気清浄機。
（５）前記ケース本体の内部には、前記光触媒フィルタを着脱可能に保持するフィルタ保持部が設けられていることを特徴とする上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の空気清浄機。
（６）前記送風部が、シロッコファンを備えていることを特徴とする上記（１）から（５）のいずれか１つに記載の空気清浄機。
（７）前記光触媒フィルタが、多孔質の繊維層と、不活性チタン層と、前記不活性チタン層上に活性チタン層を有することを特徴とする上記（１）から（６）のいずれか１つに記載の空気清浄機。

本発明の空気清浄機は、ケース本体の流路を密閉するように光触媒フィルタが設けられているため、駆動時に、流路を流れる空気がケース本体の内側の面と光触媒フィルタとの隙間を通過してしまうことを回避することができる。すると、流路を流れる空気は、光触媒フィルタの表面に衝突しつつ、そのフィルタ内部を通過することによって、光触媒フィルタの活性酸素の粒子を含有することができる。このため、ケース本体から外部に拡散された空気に含有される活性酸素の量を増加することができるため、雰囲気中の有機物質を分解する能力をより向上することができる。

本発明によれば、有機物質を分解する能力を改善した空気清浄機を提供できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明にかかる空気清浄機の一実施形態の構成を示す図である。図２は、図１の空気清浄機を吸気側からみた図である。図３は、図１の空気清浄機を排気側からみた図である。図４は、図１の空気清浄機のＡ−Ａ線の矢印方向にみた断面図である。

空気清浄機１０は、内部に所定の空間を有する略長方体形状を有するケース本体１１を備えている。図２に示すように、ケース本体１１の吸気側の側面１１ａには、複数の吸気口１５が形成されており、これら吸気口１５がケース本体１１の内部に空気を取り入れるための吸気部として機能する。また、図３に示すように、ケース本体１１の排気側の側面１１ｂには、複数の排気口１７が形成されており、これら排気口１７がケース本体１１の外部に空気を送り出すための排気部として機能する。

ケース本体１１の内部には、吸気口１５から排気口１７に連通する流路が形成されている。空気清浄機１０の駆動時には、吸気口１５から取り込まれた空気が図１中の矢印Ｆの方向に流れ、排気口１７から送り出される。以下、本発明にかかる実施形態において、流路に対して吸気側を上流側とし、排気側を下流側ともいう。

ケース本体１１の流路には、光触媒フィルタ１２が配置されている。本実施形態の光触媒フィルタ１２は、略長方対形状を有し、流路の断面積と略等しい面積で且つ互い平行な平面を有し、該平面を流路を流れる空気の流れ（矢印Ｆ）に対して垂直になるように配置されている。なお、本実施形態では、上流側に光触媒フィルタ１２ａを配置し、下流側に光触媒フィルタ１２ｂを配置した。

光触媒フィルタ１２は、不織布等のように多孔質の繊維層と、不活性チタン層と、不活性チタン層上に活性チタン層を有する。
光触媒としては、主に、酸化チタン（ＴｉＯ_２）を主体として使用するが、木の他に酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化セリウム（Ｃｅ_２Ｏ_３）、酸化テルビウム（Ｔｂ_２Ｏ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化エルピウム（Ｅｒ_２Ｏ_３）、タンタル酸カリウム（ＫＴａＯ_３）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、および［Ｒｕ（ｂｐｙ）３］２＋やＣｏ錯体等が適用可能である。なお、活性酸化チタンとしては、アナターゼ結晶の微粒子を用いるのが望ましい。
繊維層としては、目付けが100ｇ／ｍ^２〜300ｇ／ｍ^２のものであって、圧力損失が標準風速２．５ｍ／ｓでの初期圧力損失が、２０〜９０Ｐａのものを用いることが好ましい。

図５は、空気清浄機の内部に光触媒フィルタの配置する手段を説明する図である。図５に示すように、光触媒フィルタ１２は、ケース本体１１の内部の側面又は底面に設けられたフィルタ保持部１９に保持させることができる。具体的には、フィルタ保持部１９は、光触媒フィルタ１２の上流側の平面と下流側の平面とをそれぞれリブ状の部材で挟み込むことで、着脱可能に保持することができる。こすることで、空気清浄機の使用の目的、例えば、消臭などの対象となる有機物質の種類などに応じて所定のフィルタと交換することができる。また、光触媒フィルタ１２をリブ状のフィルタ保持部１９に挟み込むといった単純な構成であるため、固定させるための部材を必要としないため、光触媒フィルタ１２の交換や掃除などのメンテナンス作業が簡単である。

ケース本体１１の内部の流路には、光触媒フィルタ１２に光を照射する光照射部１４を備えている。本実施形態では、光照射部１４を光触媒フィルタ１２ａと光触媒フィルタ１２ｂとの間に配置している。光照射部１４は、光触媒が反応する波長である３００ｎｍ〜４２０ｎｍ程度の紫外線を発光するものである。本実施形態では、光照射部１４の光源として蛍光灯を利用したが、これに限定されず、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やその他の紫外線照射装置を用いてもよい。本実施形態の光照射部１４の近傍には蛍光灯を点灯させるためのグローランプ２２が設けられている。

図１及び図４に示すように、ケース本体１１の流路の下流で、排気口１７の直前には、送風部１６が設けられている。本実施形態では、送風部１６としてシロッコファンを用いている。駆動時には、ファンが送風部１６が流路内部の空気を下流側の排気口１７から送り出すことで、流路において、空気を上流側の吸気口１５から取り込み、流路に沿って空気を送って下流側の排気口１７から送り出すといった流れが発生する。シロッコファンは、円筒状の回転体の円周面に複数の小型の翼が設けられ構成であり、小型化、軽量化に適し、また、駆動時に発生する音が小さいという利点がある。なお、本実施形態では、流路の下流側に送風部１６を設ける構成としたが、流路の上流側に送風部１６を設ける構成としてもよく、または、流路の上流側及び下流側の両方に送風部１６を設ける構成としてもよい。

また、空気清浄機１０には、ケース本体１１の内部には、光照射部１４や送風部１６に電気を供給する電源回路３２と、モータ制御部３４と、光照射部１４の電圧を変換可能な変圧器３６とが設けられている。また、ケース本体１１の排気側の側面１１ｂには、電源スイッチ２４と、送風部１６から送風される空気の流量を使用者が調整可能な、ノズル状の風量調節部２６とが設けられている。

また、図４に示すように、流路の上流側で、かつ、吸気口１５の下流側には、光照射部１４からの光が吸気口１５からケース本体１１の外部に漏れ出ることを防止するため、光を遮蔽するケース本体１１の内側面に設けられた庇状の遮蔽部１８が設けられている。こうすれば、駆動時に紫外線などの人体に有害な光が外部に照射されてしまうことを防止でき、安全性を確保することができる。

本実施形態の空気清浄機１０は、ケース本体１１の内部において、光触媒フィルタ１２が流路を密閉するように配置されている。ここで、本発明において密閉とは、光触媒フィルタ１２とケース本体１１とを密着させることで両者の間に視覚的に確認できるよう隙間を生じせしめないことを意味しており、光触媒フィルタ１２を構成する多孔質部分に気体が通過しない、所謂、気密を意味するものではない。

空気清浄機１０は、ケース本体１１の流路を密閉するように光触媒フィルタ１２が設けられているため、駆動時に、流路を流れる空気がケース本体１１の内側の面と光触媒フィルタ１２との隙間を通過してしまうことを回避することができる。すると、流路を流れる空気は、光触媒フィルタ１２の表面に衝突しつつ、そのフィルタ内部を通過することによって、光触媒フィルタ１２の活性酸素の粒子を含有することができる。
このため、ケース本体から外部に拡散された空気に含有される活性酸素の量を増加することができるため、雰囲気中の有機物質を分解する能力をより向上することができる。

本実施形態の空気洗浄器１０は、空気の流れる方向に間隔をおき、光照射部１４を介して一対となるように光触媒フィルタ１２ａと光触媒フィルタ１２ｂとが設けられている。また、光触媒フィルタ１２ａと光触媒フィルタ１２ｂとの間に区画された密閉空間１３が形成される。駆動時には、密閉空間１３において、光照射部１４から照射された光が光触媒フィルタ１２ａの下流側側面と光触媒フィルタ１２ｂの上流側側面に直接当たることで、光触媒フィルタ１２ａ，１２ｂに含有される光触媒で活性酸素を生成せしめることができる。流路を流れる空気は、密閉空間１３の内部において一時的に滞留し、上流側から連続的に取り込まれる空気の圧力によって押し出されて下流側の光触媒フィルタ１２ｂを通過して排気口１７から送り出される。空気が密閉空間１３の内部において一時的に滞留することで、該密閉空間１３の内部で生成された活性酸素が流れる空気と混ざり合う状態が促進される。

本実施形態の空気清浄機１０は、流路を密閉するように光触媒フィルタ１２を配置することで、光触媒フィルタ１２と光照射部１４の数の増加を回避しつつ、有機物質の分解能力を向上させており、ケース本体１１の小型化を図ることができる。また、光触媒フィルタ１２の数の増加をさけることで、光照射部１４の駆動電力の増加を防止することができるため、省電力化を図ることができる。

図６は、本実施形態の空気洗浄機の一部を変更した構成を示す部分拡大図である。図６に示すように、流路の密閉空間１３において、ケース本体１１の内側面に、光照射部１４から照射された光を拡散させるための光拡散部材４６が設けられている構成としてもよい。光拡散部材４６としては、例えば、光照射部１４側の表面に高い光反射率を有する反射板又はミラー板とすることができる。光拡散部材４６の反射面が水平方向に対して傾斜させた状態で配置すれば、該光拡散部材４６によって反射させた光を上流側の光触媒フィルタ１２ａ及び下流側の光触媒フィルタ１２ｂに効率良く導くことができる。

図７は、本実施形態の空気清浄機の制御系を示すブロック図である。なお、以下に説明する実施形態において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。空気清浄機１０の駆動時には、電源回路３２を起動することで、所定の電圧がモーター制御部３４、光照射部１４と、変圧器３６に供給される。変圧器３６を所定の周波数（例えば、周波数５０Ｈｚと６０ヘルツ）に設定することで光照射部１４の駆動にかかる電圧を切り替えることができる。モーター制御部３４を駆動することで、送風部１６が駆動し、ケース本体１１の流路に沿って、空気が流動し始める。送風部１６の駆動開始と同時、または、その駆動開始の前後で光照射部１４を駆動して、光の照射を開始し、光触媒フィルタ１２で活性酸素を発生させるとともに、送風部１６によって流動する空気によって活性酸素を空気清浄機１０の周囲雰囲気に拡散させる。

ここで、空気清浄機１０には、雰囲気中の有機物質の量を検出するセンサ部４４と、光照射部１４と送風部１６との少なくとも一方に信号の入出力が可能な状態で接続された駆動制御部４２とが設けられている。センサ部４４は、有機物質を検出した場合に、検出信号を駆動制御部４２に出力する。駆動制御部４２は、有機物質の検出信号に基づいて光照射部１４と送風部１６との少なくとも一方を制御することができる。光照射部１４を制御する場合には、照射する光の量や、光を照射する時間を制御することができる。また、光照射部１４の点灯を間欠運転に設定することや、照射を終了するタイマー機能を有していてもよい。送風部１６を制御する場合には、送風する空気の量や、送風する時間を制御することができる。また、送風部１６の駆動を間欠運転に設定することや、送風を終了するタイマー機能を有していてもよい。

センサ部４４で検出する臭気としては、例えば、人体からの体臭や口臭、アルコール物質や、愛玩動物の糞尿から生じた有機物質などがある。また、センサ部は、臭気に限定されず、例えば、ダニなどのハウスダスト、塵埃、花粉を検出することもできる。

本発明にかかる空気清浄機は、病院、学校、幼稚園、公共施設、待合室、飛行機、電車などの室内に設置することができる。例えば、病院の床頭台に設置することができる。また、空調システムに取り付けて使用することも可能である。
また、空気清浄機は、有機物質の消臭などの機能とともに、マイナスイオンや除菌イオン、オゾンを発生、供給する機能を兼ね備えていてもよい。

（実施例）
次に、本発明にかかる空気清浄機の効果を検証するため、下記のような試験において実施例及び比較例をそれぞれ測定した。
具体的に、本試験の実施例では、上記実施形態の構成と同じ空気清浄機を用いて経過時間に対するＮＨ_３の濃度（ppm）の変化を測定した。実施例の空気清浄機は、ケース本体の流路を密閉するように光触媒フィルタを配置した構成である。また、比較例１として、空気清浄機を使用しない場合の経過時間に対するＮＨ_３の濃度（ppm）の変化を測定した。比較例２として、ケース本体の流路を密閉させずに、該ケース本体との間に隙間を設けて光触媒フィルタを配置した構成の空気清浄機を使用し、経過時間に対するＮＨ_３の濃度（ppm）の変化を測定した。アンモニア（ＮＨ_３）濃度が２５％のアンモニア水溶液を溶液１２５ｍｌだけ所定の容器に収納し、試験を行う閉ざされた空間で開封し、空気清浄機を駆動する。図８は、本測定の結果を示すグラフである。

比較例１では、空気清浄機を開始してから６時間（ｈ）で、ＮＨ_３の濃度が２９ppmに到達した。
比較例２では、空気清浄機を開始してから６時間（ｈ）で、ＮＨ_３の濃度が２４ppmに到達し、比較例１に比べると、５ppmの濃度低下を確認することができた。
実施例１では、空気清浄機を開始してから６時間（ｈ）で、ＮＨ_３の濃度を８ppmにまで低下させることができることがわかった。このため、実施例１のようにケース本体内において光触媒フィルタによって流路を密閉した構成にすることで、約４倍程度高い有機物質の分解能力を実現することができることがわかった。

本発明にかかる空気清浄機の一実施形態の構成を示す図である。 図１の空気清浄機を吸気側からみた図である。 図１の空気清浄機を排気側からみた図である。 図１の空気清浄機のＡ−Ａ線の矢印方向にみた断面図である。 空気清浄機の内部に光触媒フィルタの配置する手段を説明する図である。 本実施形態の空気洗浄機の一部を変更した構成を示す部分拡大図である。 本実施形態の空気清浄機の制御系を示すブロック図である。 実施例及び比較例の経過時間に対する濃度変化を示すグラフである。

符号の説明

１０ 空気清浄機
１１ ケース本体
１２，１２ａ，１２ｂ 光触媒フィルタ
１４ 光照射部
１５ 吸気口
１６ 送風部１６
１７ 排気口

Claims (7)

1. 光触媒を用いて有機物質を分解する空気清浄機であって、
   内部に空気を取り込む吸気部と、外部に空気を送り出すための排気部とを有するケース本体と、
   光触媒を含む層を有し、前記ケース本体の内部に配置された光触媒フィルタと、
   前記光触媒フィルタに光を照射する光照射部と、
   前記吸気部から前記排気部の間に形成された流路に空気を送風する送風部とを備え、
   前記流路を密閉するように前記光触媒フィルタが配置されていることを特徴とする空気清浄機。
2. 前記光触媒フィルタが空気の流れる方向に間隔をおいて一対に設けられ、該光触媒フィルタ同士の間に区画された密閉空間に前記光照射部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
3. 前記密閉空間の内部には、前記光照射部の光を拡散するための光拡散部材が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の空気清浄機。
4. 雰囲気中の有機物質の量を検出するセンサ部と、前記センサ部による有機物質の検出信号に基づいて、前記光照射部及び前記送風部の少なくとも一方を制御する駆動制御部とを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の空気清浄機。
5. 前記ケース本体の内部には、前記光触媒フィルタを着脱可能に保持するフィルタ保持部が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の空気清浄機。
6. 前記送風部が、シロッコファンを備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の空気清浄機。
7. 前記光触媒フィルタが、多孔質の繊維層と、不活性チタン層と、前記不活性チタン層上に活性チタン層を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の空気清浄機。

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