JP2009297700A - Ｃｏ分解機能を有する空気清浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】 タバコの喫煙で最も問題にすべき有害成分は一酸化炭素（ＣＯ）であるが、従来の光触媒を利用した空気清浄機では、タバコから発生するＣＯの分解・無害化は出来なかった。臭気成分を除去・分解すると共に、ＣＯも同時に分解する機能を有する空気清浄機に関するものである。
【解決手段】空気清浄機の構造として、銅族と白金族の各１種以上の元素からなる金属または金属化合物を担持した酸化チタンを含有させて活性炭繊維フィルターと、紫外線を発する光源、ファンとを配備することにより、タバコの臭気と共にＣＯの分解・除去が可能になる。
また、酸化チタンに担持する銅族の金属、金属化合物の元素が金であり、白金族の金属、金属化合物の元素がパラジウムであることが望ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、室内、車内に配置して、空気中の悪臭成分や花粉、細菌などの汚染物質を除去・無害化する空気清浄機に関するものである。従来方式の空気清浄機では、タバコの喫煙から発生する一酸化炭素（ＣＯ）の分解は困難であったが、臭気成分と共にＣＯを分解・除去する空気清浄機に関するものである。

従来の空気清浄機としては、活性炭、ゼオライト、カテキン、フラボノイドなどの吸着剤をフィルターに配合した吸着剤型の空気清浄機が提唱されているが、長期間使用していると吸着剤が飽和状態になり、悪臭の吸着性能が大きく低下した。また吸着していた悪臭成分が離脱して逆に悪臭を発生する問題があった。このため悪臭や汚染物質を補足するフィルターを定期的に交換する必要があった。

この改善策の一つとして、光触媒体をフィルターに配合・付着させる光触媒方式の空気清浄機が提唱された。この光触媒方式の空気清浄機は、光触媒体として一般的に酸化チタンをフィルターに混合・付着させし、紫外線を発する光源を配備することにより、捕捉した悪臭成分を光触媒で分解するものである。しかしながらこの光触媒方式では、フィルター交換頻度がある程度低減するものの不完全であった。また悪臭成分・汚染物質の除去性能の面やフィルターの長期間の永続的な使用にはまだ不十分であった。特に、タバコの喫煙で最も問題にされている有害成分の一酸化炭素（ＣＯ）の除去については、従来の光触媒方式の空気清浄機では困難であった。

本発明は、空気中の悪臭成分や細菌・花粉の除去のみならず、従来の空気清浄機では除去が困難とされていたＣＯを捕捉・分解し、フィルターを交換することなく永続的に使用が出来、またが小型化・薄型化が出来ることを特徴とする空気清浄機に関する。

本発明では、従来の問題点を解決するため、空気清浄機の構造として、銅族と白金族の各１種以上元素からなる金属または金属化合物を担持した酸化チタンを塗布したフィルターと、紫外線を発する光源、さらにファンを配備することにより、タバコの臭気成分が効率良く吸収・分解されると共に、ＣＯも同時に分解・除去されることを見出した。

また、酸化チタンに担持する銅族の金属、金属化合物の元素がパラジウムであり、白金族の金属、金属化合物の元素が金である組み合せが、悪臭成分とＣＯの分解性能が優れていることを見出した。

本発明に使用するフィルターは、活性炭繊維であることが、悪臭成分、細菌、ＣＯなどの汚染物質の捕捉性面から優れており、また装置の小型・薄型化の面からも好ましい。

さらに、 車載、レストラン用の空気清浄機では、小型化が望まれており、本発明の空気清浄機では、悪臭成分の吸着・分解性能が優れていることから空気清浄機の駆体を小型・薄型化にすることが可能である。

さらに光源として４００ｎｍ以下の紫外線を放射する発光ダイオードを駆体内部に、太陽電池パネルを駆体の外部に配置することにより、より小型・薄型化が可能となり、さらにコンセントフリーの可搬タイプにすることが可能である。

すなわち本発明の空気清浄機では、ＣＯ分解機能を有する酸化チタンを担持したフィルターならびに光源、ファンを配備しているので、幅広い使用場面において、悪臭成分、花粉・細菌・ウイルス、およびこれまで分解が難しいとされてきたＣＯなど有害物質を除去・分解することが出来る。

また、フィルターに捕捉された汚染物質は、紫外線と酸化チタンの触媒作用の働きにより分解され、フィルターが再生されるので、フィルターを交換することなく永続的に使用することが出来る。

さらに車内やテーブルなどの小スペースに設置する空気清浄機では、本発明の空気清浄機に太陽電池、紫外線発光ダイオードを組み合せることにより、小型・薄型で、かつ１００Ｖコンセントフリーの可搬型にすることが可能である。

本発明の空気清浄機では、ファンの回転により吸気口１から室内や車内の空気が駆体内取り込まれ、次いで、悪臭成分・ＣＯ分解部２に導入されて、空気に含まれる臭気、細菌、花粉、ＣＯなどの汚染物質が除去され、浄化された空気は吹出口３から吹き出される構造になっている。悪臭成分・ＣＯ分解部２には、ＣＯの分解機能を有する酸化チタン６を担持したフィルター７と、紫外線を放射する光源８が配備されている。

本発明の空気清浄機の駆体内に配置するフィルターとしては不織布フィルター、紙フィルター、ペパフィルター、活性炭繊維フィルター等があり、いずれのものも使用できるが、悪臭の吸着性能の面、ＣＯの分解特性より活性炭繊維フィルターが好ましい。

また悪臭の吸着性能を高めるために、フィルターの内部または表面に、活性炭、ゼオライト、ベントナイト、カテキン、フラボノイドなどの悪臭の吸着剤を配合・付着させたものを用いてもよい。

フィルターの形状としては、シート状タイプ、ハニカム構造タイプ、凹凸面有した発泡体、成型物の充填タイプ等があるが、いずれの形状のものを用いても良いが、処理する空気との接触面積を拡大する上ではハニカム構造やシート状、フェルト状のものを用いることが好ましい。空気清浄機の駆体を小型・薄型化にするには、使用するフィルターはシート状またフェルト状の活性炭繊維製のものが特に好ましい。

フィルターへのＣＯ除去機能を有する酸化チタンの担持方法は、フィルターの内部または表面に酸化チタンを混合・含浸させて使用することが出来る。本発明では、紫外線発光ランプを配備してフィルターの表面部に紫外線光を照射すると、悪臭成分、ＣＯの分解が促進されるので、酸化チタンはフィルター内部に包含させるよりも、表面部に酸化チタンを付着させる方が好ましい。

酸化チタンの結晶構造としては、ルチル型、アナターゼ型、ブルッカイト型があるが、いずれのものも用いることができるが、触媒活性の大きいアナターゼ型が好ましい。または酸化チタンは、１次粒子が２０ｎｍ以下、２次粒子が５０ｎｍ以下の微細な結晶構造を有するものが悪臭成分やＣＯの分解能力が高く望ましい。

酸化チタンにＣＯ分解機能を保有・賦活させるには、酸化チタンの表面に、銅族及び白金族の各１種以上の元素からなる金属または金属化合物を担持することが必要である。
銅族の元素としては、銅、金、銀があり、白金族の元素ではルテニム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金があり、各々族から少なくとも１種以上の元素からなる金属、または金属化合を酸化チタンに担持させることになる。この場合、酸化チタンに担持する銅族、白金族の元素の組み合わせとしては、銅族では金が、白金族ではパラジウムの組み合せが特に好ましい。

酸化チタンにＣＯ分解機能を賦活させるために、銅族と白金族の金属または金属化合物を担持させる方法としては、気相法では蒸着法、ＣＶＤ法等があり、湿式法では、コロイド添加法、沈殿析出法があり、いずれの方法を用いても良いが、湿式法が簡便な設備、単純な操作で調製できるので好ましい。

湿式法による酸化チタンへの担持方法の一例としては、先ず酸化チタンを水に分散させてスラリー状とし、銅族と白金族の金属を含む微粒子分散体（含むコロイド）、または各族の元素を含む金属化合物溶液を酸化チタンのスラリーに滴下し、次亜燐酸塩、亜燐酸塩、亜硫酸塩などの還元剤と中和剤を添加し、濾過・洗浄・乾燥させて担持させることができる。

銅族と白金族の元素からなる金属または金属化合物の酸化チタンへの添加は、２種以上元素の金属分散体や金属化合物溶液を混合して、同時添加方式としてもよく、また個別に段階的に添加してもよい。

このＣＯ分解機能を有する酸化チタンは、可視光や紫外線光を照射しなくてもＣＯの分解機能を有するが、４００ｎｍ以下の紫外線光が照射されると、悪臭成分およびＣＯの分解性能が更に向上する特性を有している。このことから４００ｎｍ以下の紫外線を放射する光源を駆体内に設置することが好ましい。

空気清浄機駆体内に配備する紫外線を発する光源としては、オゾン線ランプ、殺菌線ランプ、ブラックライト、冷陰極ランプ、発光ダイオード等があり、いずれを使用しても良い。空気清浄機の駆体を小型化し、可搬タイプでかつ省電力タイプにするには、紫外線発光ダイオードが好ましい。

本発明の空気清浄機の用途としては、家庭の居室、台所、オフィス、パチンコホール、レストラン、老人ホーム、自家用車・バス・電車の車内等の幅広い利用場面においての臭気対策や空気の浄化対策に利用できる。本発明の空気清浄機は悪臭成分、ＣＯの分解性能が高いので、空気清浄機の駆体を小さくすることができる。従って、自家用車やトラックなどの狭い車内、レストラン・喫茶店などのテーブルに設置する小型空気清浄機にも適用することが出来る。

車載用やレストラン・喫茶店のテーブルに設置する小型空気清浄機では、可搬式でかつ１００Ｖ電源フリーの空気清浄機が強く望まれる。このような場合、空気清浄機の駆体の内部に設置する光源は紫外線発光ダイードを使用し、駆体上部に太陽電池パネルを設置して駆体させることが好ましい。空気清浄機を稼働させないときは、太陽電池や１００ボルト電源から充電が可能なように駆体内部にバッテリーまたはキャパシタを設置することが好ましい。

以下、実施例により本発明を具体的にする。

図１に本発明の一例である車載用小型空気清浄機の外観図を、図２に空気清浄機の内部構造を示す断面図を示す。この空気清浄機は、乗用車の後部のダッシュボードに設置して用いられる。この空気清浄機は、吸気口１、悪臭成分・ＣＯ分解部２、吹出口３から形成されている。

吸気口１には、グリル４、集塵フィルター５が取付けられており、悪臭成分・ＣＯ分解部２には、ＣＯ分解機能有する酸化チタン６が付着されたフィルター７と光源８が設置されており、吹出口３には、ＤＣ駆動の軸流ファン９が取り付けられている。

またフィルター７はフェルト状の活性炭繊維を使用しているため、悪臭成分、ＣＯの吸着・分解が優れており、空気清浄機の小型化・薄型化に貢献している。

活性炭繊維製フィルター７に塗布する酸化チタン６には、銅族との元素として金コロイドと、白金族の元素としてパラジウムコロイドが酸化チタン６の表面部を担持して、悪臭成分とＣＯの分解機能を有している。使用する酸化チタン６は、１次粒径が１０ｎｍ、２次粒子径が５０ｎｍのアナターゼ型酸化チタンの分散体である。

空気清浄機の内部構造を示す図２に示すように、光源から紫外線を受光するように酸化チタン６を塗布したフィルター７と光源が配置されている。この光源として、４００ｎｍ以下の紫外線を発する発光ダイオードを使用しており、空気清浄機の小型化・薄型化に貢献している。

上記のように構成された本実施例の空気清浄機では、吹き出し部３のファン９の回転により車室内の空気は吸気口１からグリル４、集塵フィルター５を通過し、悪臭成分・ＣＯ分解部の活性炭繊維製フィルター７で悪臭成分、花粉、埃、細菌、ＣＯなどの汚染物質が捕捉され、分解・浄化されて、吹き出し部３から排出される構造になっている。

上記の空気清浄機を１ｍ３のアクリル製測定ボックスに設置し、タバコ１本を強制的に燃焼させた排煙を測定ボックス内に送入し、空気清浄機の稼働前と３０分間の稼働後の悪臭成分（アンモニア、アセトアルデヒド）とＣＯガス濃度について、北川式検知管を用いて測定した。この測定結果から各成分の除去率を算出し、この結果を表１に示した。

比較例１

実施例１の空気清浄機において、光源８の配置のみを削除し、これ以外は同一の空気清浄機とした。
実施例１と同じように、１ｍ３のアクリル製測定ボックスに設置し、タバコ１本からの悪臭ガス成分、ＣＯガスの除去性能について、実施例１と同様の方法で測定した。

比較例２

実施例１の空気清浄機のフィルター７について、酸化チタンを塗布・付着させないポリエステル製不織布とし、後は同一のサイズ、同じ構造の空気清浄機とした。
実施例１と同じように、１ｍ３のアクリル製測定ボックスに設置し、タバコ１本からの悪臭ガス成分、ＣＯガスの除去性能について、実施例１と同様の方法で測定した。

比較例３

実施例１の空気清浄機のフィルター７について、酸化チタンを塗布・付着させない活性炭繊維フィルターとし、これ以外は同一の空気清浄機とした。
実施例１と同じように、１ｍ３のアクリル製測定ボックスに設置し、タバコ１本からの悪臭ガス成分、ＣＯガスの除去性能について、実施例１と同様の方法で測定した。

比較例４

実施例１の空気清浄機のフィルター７に塗布・付着させる酸化チタンについて、ＣＯ分解機能を発現する銅族と白金族の金属コロイドを担持しない酸化チタンを用いた。これ以外は、実施例と同一の空気清浄機とした。
実施例１と同じように、１ｍ３のアクリル製測定ボックスに設置し、タバコ１本からの悪臭ガス成分、ＣＯガスの除去性能について、実施例１と同様の方法で、悪臭成分（アンモニア、アセトアルデヒドとＣＯの濃度を測定した。
この比較例の測定結果は、実施例と同じように、空気清浄機の３０分間稼働による悪臭成分（アンモニモア、アセトアルデヒドとＣＯの除去率を求め、表１に示した。

本発明の一実施例の空気清浄機の外観図である。 本発明の第２の実施例の空気清浄機の構造を示す断面図である。

符号の説明

１：吸気口
２：悪臭成分・ＣＯ分解部
３：吹出口
４：グリル
５：集塵フィルター
６：酸化チタン
７：活性炭繊維製フィルター
８：光源
９：ファン

Claims (4)

1. 銅族と白金族の各１種以上元素からなる金属または金属化合物を担持した酸化チタンを塗布したフィルターと、紫外線を発する光源、ファンとを配備したことを特徴とする一酸化炭素（ＣＯ）の分解機能を有する空気清浄機
2. 酸化チタンに担持する銅族の金属または金属化合物の元素がパラジウムであり、白金族の金属または金属化合物の元素が金であることを特徴とする請求項１の空気清浄機
3. フィルターがシート状またはフェルト状の活性炭繊維からなることを特徴とする請求項１、２の空気清浄機
4. 可搬タイプ、かつ家庭電源のコンセントフリーとするため、太陽電池パネルと、光源として小電力消費型の４００ｎｍ以下の紫外線を放射する発光ダイオードを配置することを特徴とする請求項１〜３の空気清浄機

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