JPH08155015A

JPH08155015A - 空気浄化装置

Info

Publication number: JPH08155015A
Application number: JP6329975A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Tomita; 康裕富田; Kenzo Shimazaki; 健三嶋崎
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-12-05
Filing date: 1994-12-05
Publication date: 1996-06-18
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JP2819395B2

Abstract

(57)【要約】【目的】オゾンによる殺菌等と同時並行的に余剰オゾ
ンの略完全な除去が可能な、安全性の高い空気浄化装置
を実現する。【構成】オゾン消滅用ランプ16及びオゾンの分解を促
進する触媒ユニット20をそれぞれ２個づつ内蔵した第１
のランプユニット12と、オゾン消滅用ランプ16、触媒ユ
ニット20及びオゾン発生用ランプ38を１個づつ内蔵した
第２のランプユニット32と、一対のオゾン発生用ランプ
38を内蔵した第３のランプユニット46を、第１の空気導
入口30、第１の送気管42、第２の空気導入口44及び第２
の送気管54を介して接続し、以て吸気口56から排気口28
まで連通する通気路を形成した空気浄化装置10。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は空気浄化装置に係り、
特に、オゾンを用いて人間が居住する室内等の空気の殺
菌・脱臭等を行う空気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オゾン（Ｏ₃）は強力な酸化力を有し、
優れた殺菌・脱臭・脱色等の効果を発揮すると共に、塩
素系薬剤に比較して毒性が低いため、これを上下水道や
プールの水の浄化に利用することが行われている。ま
た、最近では、室内等人間が居住する空間の空気浄化に
オゾンを応用する試みがなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】確かに、オゾンは自然
分解によって酸素（Ｏ₂）戻り、長期間に亘る残留毒性
の問題が少ないため、環境に対してクリーンな浄化手段
といえる。しかしながら、オゾンは一定濃度（例えば
０．１ｐｐｍ）を超えると人体に有害であるため、これ
を室内等人間が居住する空間の空気浄化に用いるために
は、余剰オゾンを略完全に除去する手段を同時に講じる
必要がある。このため、活性炭を主材とするフィルタを
用いて余剰オゾンを除去することが行われて来たが、フ
ィルタによるオゾンの分解効率は低いのみならず、活性
炭にオゾンが高濃度で蓄積されると発熱や爆発の危険性
が生じるため、実用的なオゾン除去手段とは言い難いも
のであった。また、人間の不在時に集中的にオゾン殺菌
を行い、余剰オゾンが自然分解や換気等によって完全に
消失した後に入室させる方法も提案されているが、室内
の空気を常時清浄化したいという希望に応えられないば
かりでなく、事故防止のための安全確認対策が必要とな
る点で問題があった。

【０００４】この発明は、従来の上記問題に鑑みて案出
されたものであり、オゾンによる殺菌等と同時並行的に
余剰オゾンの略完全な除去が可能な、安全性の高い空気
浄化装置を実現することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る空気浄化装置は、外気を装置内部に取
り入れる吸気口と、装置内部の空気を外部に放出する排
気口と、該排気口と上記吸気口とを連通する通気路とを
備えて成り、該通気路の途中にオゾン発生用ランプとオ
ゾン消滅用ランプとを配置したことを特徴とする。

【０００６】上記通気路を、上記オゾン発生用ランプ及
びオゾン消滅用ランプの少なくとも一方を少なくとも一
つ内蔵した複数のランプユニットを連通接続して形成し
てもよい。また、上記オゾン消滅用ランプの近傍に、該
ランプによるオゾンの分解を促進する触媒を配置するこ
とが望ましい。この触媒としては、ＴｉＯ₂とＡｇ₂Ｏと
の混合物、ＴｉＯ₂とＣｕＯとの混合物、又はＭｎＯ₂等
が該当する。これらの触媒を、少なくともＳｉＯ₂とＡ
ｌ₂Ｏ₃を含有したガラスより成る担体に保持させると共
に、該担体を上記オゾン消滅用ランプの近傍に配置する
のが望ましい。さらに、上記オゾン発生用ランプ及びオ
ゾン消滅用ランプを、上記通気路の吸気口側から排気口
側に向けて順次点滅させる制御回路を設けてもよい。あ
るいは、上記通気路の途中にオゾン濃度を検知するセン
サを配置し、該センサからの出力信号に応じて、各オゾ
ン発生用ランプ及びオゾン消滅用ランプの点灯若しくは
消灯の選択、又は出力の調節を行う制御回路を設けても
よい。

【０００７】

【作用】このように、装置内に設けられた通気路に、オ
ゾン発生用ランプとオゾン消滅用ランプを併設したこと
により、オゾンを用いた殺菌・脱臭等と並行して、余剰
オゾンの分解処理が可能となる。設置するオゾン発生用
ランプ及びオゾン消滅用ランプの個数や比率、各々の出
力等を調節することにより、略完全な殺菌・脱臭等と余
剰オゾンの分解が可能となる。特に、複数のランプユニ
ットを連通接続して通気路を形成する場合には、連結す
るランプユニットの数や種類（内蔵するランプの構成比
率）を適宜選択することにより、極めて容易に所望の殺
菌・脱臭効果及び余剰オゾンの分解効果を実現できる。
オゾン消滅用ランプの近傍にオゾン分解を促進する触媒
を配置すれば、余剰オゾンの分解効率をより一層高める
ことができる。

【０００８】

【実施例】以下に本発明を、図示の実施例に基づいて説
明する。図１は、本発明に係る空気浄化装置の縦断面図
であり、この空気浄化装置10は、３個のランプユニット
を縦方向に積層して成る。まず、最上層に位置する第１
のランプユニット12は、略直方体形状の第１の筺体14内
に、２個のオゾン消滅用ランプ16と、４個の触媒ユニッ
ト20を配置して成る。また、第１のランプユニットの上
面12ａの右端には排気口28が形成されると共に、下面12
ｂの左端には、第１の空気導入口30が形成されている。

【０００９】中層に位置する第２のランプユニット32
は、第２の筺体34内に、オゾン消滅用ランプ16と、触媒
ユニット20、及びオゾン発生用ランプ38をそれぞれ１個
づつ配置して成る。また、第２のランプユニット32の上
面32ａの左端には第１の送気管42が突設されると共に、
下面32ｂの右端には第２の空気導入口44が形成されてい
る。

【００１０】最下層に位置する第３のランプユニット46
は、第３の筺体48内に、２個のオゾン発生用ランプ38を
配置して成る。また、第３のランプユニット46の上面46
ａの右端には第２の送気管54が突設されると共に、下面
46ｂの左端には吸気口56が形成されている。

【００１１】第１のランプユニット12の第１の空気導入
口30には、第２のランプユニット32の第１の送気管42が
挿入されると共に、第２のランプユニット32の第２の空
気導入口44には、第３のランプユニット46の第２の送気
管54が挿入されている。また、第１の送気管42及び第２
の送気管54には、それぞれ連結管58が挿通されており、
該連結管58のフランジ58ａ，58ｂによって、各ランプユ
ニット間の一方側が支持されている。さらに、各連結管
58の反対側には脚部材60が配置され、該脚部材60を介し
て各ランプユニット間の他方側が支持されている。第１
の送気管42と連結管58との間、及び第２の送気管54と連
結管58との間には、それぞれゴム製のシール部材62が介
装されており、各ランプユニット間の気密性を確保して
いる。以上の結果、各ランプユニットの積層体内には、
第３のランプユニット46の吸気口56から始まり、各送気
管及び空気導入口を経由し、第１のランプユニット12の
排気口28に向けてジグザグ状に上昇する気密な通気路が
形成される。

【００１２】第１のランプユニット12の左側面12ｃ及び
右側面12ｄ、第２のランプユニット32の左側面32ｃ及び
右側面32ｄ、第３のランプユニット46の左側面46ｃ，右
側面46ｄ及び下面46ｂは、略コ字型の一対のフレーム材
64によって囲繞されている（図１においては一方のフレ
ーム材64のみが表されている）。そして、第１のランプ
ユニット12の上面12ａの左右両端部に、断面略Ｌ字型の
一対の上枠材66を載置すると共に、この上枠材66をボル
ト68を介してフレーム材64に固定することにより、各ラ
ンプユニット間の結合が強化されている。

【００１３】上記オゾン発生用ランプ38は、図２に示す
ように、細長いガラス管を略Ｕ字形状に湾曲させると共
に、両端開口部を気密に封着させて成るて成る気密容器
70と、該気密容器70の両端部にそれぞれ配置された一対
の電極72，72と、各電極72，72に接続されたリード線7
4，74とを備えて成る。上記気密容器70内には、Ａｒ及
びＨｇを主体とした紫外線放射ガスが充填されている。
上記電極72，72はタングステンより成り、その先端部は
気密容器70内に露出すると共に、基端部は封着部70ａ内
に埋没している。上記リード線74，74はジュメット線よ
り成り、その一端は封着部70ａ内に埋没して上記電極72
の基端部と接続されると共に、他端は気密容器70外に導
出されて外部電源に接続される。上記気密容器70は、石
英ガラスより成り、波長が１７０ｎｍ以上の紫外線を透
過させる特性を備えている。しかして、上記リード線7
4，74を介してオゾン発生用ランプ38に電圧が印加され
ると、両電極72，72間に放電が生成され、電子が紫外線
放射ガスに衝突して様々な波長の紫外線が外部に放射さ
れる。放射される紫外線の波長は極めて広範囲に亘る
が、この中２２０ｎｍ未満の波長（特に１８５ｎｍ）を
備えた紫外線が空気中の酸素に作用して、オゾンが生成
される。

【００１４】これに対し、上記オゾン消滅用ランプ16
は、上記オゾン発生用ランプ38とほとんど同じ構成を備
えており、気密容器を構成するガラス管の組成について
のみ差異がある。すなわち、オゾン消滅用ランプ16の気
密容器70は、石英ガラスに酸化チタン等の不純物を混入
させることにより、オゾン発生作用を有する２２０ｎｍ
未満の紫外線を遮る特性を備えたオゾンレス石英ガラス
製のガラス管によって形成されている。このため、リー
ド線74，74を介して電圧を印加し、気密容器70内におい
て放電を生成させると、上記オゾン発生用ランプ38と同
様、気密容器70内においては様々な波長の紫外線が発生
するが、この中オゾン発生作用を備えた波長の紫外線は
外部に放射されないこととなる。

【００１５】なお、上記石英ガラスに限らず、硬質系あ
るいは軟質系の紫外線透過ガラスを主材として用い、こ
れに添加する酸化チタンや酸化鉄等の不純物の量を調整
することによって透過する紫外線の波長域をコントロー
ルし（添加する不純物の量が多いと、短波長の紫外線が
透過し難くなる）、以てオゾン発生用ランプ38の気密容
器70とオゾン消滅用ランプ16の気密容器70とを形成して
もよい。

【００１６】上記オゾン消滅用ランプ16及びオゾン発生
用ランプ38は、図１のＡ−Ａ断面図である図３に示すよ
うに、矩形状のプレート76にそれぞれの封着部70ａが固
定されると共に、該プレート76は各ランプユニットの背
面（第１のランプユニット12の背面12ｅ、第２のランプ
ユニット32の背面32ｅ、第３のランプユニット46の背面
46ｅ）に穿設されたランプ係合窓に嵌合・固定される。
各プレート76の裏面及びランプユニットの背面には、シ
リコンゴム製のシール材78を間に挟んでランプ基板80が
接着されており、ランプ周りの気密性を確保している。
各ランプのリード線74は、上記プレート76及びランプ基
板80を貫通し、制御基板82の一面に突設されたソケット
84に嵌合されている。各ランプは、このソケット84を介
して外部電源と接続される。制御基板82の他面には、電
源回路85やランプの点灯・消灯あるいは出力を制御する
制御回路86等が実装されている。

【００１７】上記触媒ユニット20は、少なくともＳｉＯ
₂及びＡｌ₂Ｏ₃を含有した低融点ガラスより成る担体内
に、ＴｉＯ₂及びＡｇ₂Ｏを主成分としたオゾン分解用の
触媒を混合し、これを管状に成形して焼成した触媒管87
を、融着等の手段によって縦横に多数連結させて成る。
また、各触媒ユニット20は、接着等の手段によって、第
１のランプユニット12及び第２のランプユニット32内の
所定の箇所に固定される。このように、担体内に触媒を
混合して触媒管87を形成しているので、触媒が強固に担
体に保持されることとなり、剥離や脱落のおそれがなく
なる。なお、図１においては、第１のランプユニット12
内のオゾン消滅用ランプ16の両側にそれぞれ一対の触媒
ユニット20を配置すると共に、第２のランプユニット32
内のオゾン消滅用ランプ16の片側に１個の触媒ユニット
20を配置した例を示したが、触媒ユニット20の設置個数
はこれに限定されるものではなく、必要に応じて増減で
きる。

【００１８】しかして、電源を投入して空気浄化装置10
の各ランプを点灯させると、ランプからの放熱効果によ
って各ランプユニット内の空気が膨張して上昇するた
め、第１のランプユニット12の排気口28からユニット内
の空気が自然に外部に放出されると共に、第３のランプ
ユニット46の吸気口56から外気がユニット内に流れ込
む。そして、吸気口56から第３のランプユニット46内に
取り入れられた空気には、まずオゾン発生用ランプ38の
作用で発生したオゾンによる殺菌・脱臭処理が施され
る。

【００１９】つぎに、第２の送気管54及び第２の空気導
入口44を介して第２のランプユニット32内に上昇した空
気は、そこでもオゾン発生用ランプ38の作用で発生した
オゾンによる殺菌・脱臭処理が施された後、オゾン消滅
用ランプ16から供給されるオゾン分解作用を有する紫外
線（主として波長が２５３．７ｎｍの紫外線）の照射を
受けるとと共に、触媒ユニット20通過時の触媒作用によ
り、余剰オゾンの分解処理が施される。

【００２０】さらに、第１の送気管42及び第１の空気導
入口30を介して第１のランプユニット12内に上昇した空
気は、２個のオゾン消滅用ランプ16から供給されるオゾ
ン分解作用を有する紫外線の照射を受けるとと共に、４
個の触媒ユニット20を通過することにより、より念入り
に余剰オゾンの分解処理が施された後、排気口28から装
置外部に放出される。

【００２１】上記オゾン発生用ランプ38及びオゾン消滅
用ランプ16から放射される２２０〜２８０ｎｍの波長の
紫外線は、オゾン分解作用を発揮するのみならず、それ
自体も強力な殺菌効果を発揮するものであるため、オゾ
ンによっては殺菌されないタイプの細菌も、この紫外線
殺菌によって排除できる。したがって、上記排気口28か
らは、殺菌・脱臭等の浄化が完了し、しかも人体に有害
なオゾンを略完全に除去した清浄空気が外部に供給され
ることとなる。

【００２２】なお、上記オゾン発生用ランプ38は、オゾ
ン発生作用を発揮する波長の紫外線のみならず、同時に
オゾン消滅作用を発揮する波長の紫外線をも放射するた
め、発生したオゾンの一部は直ちに分解されることとな
るが、この分解の際に生じる発生期の酸素（Ｏ）も高い
殺菌作用を有するため、オゾン発生用ランプ38による殺
菌効率は一定水準に維持できる。

【００２３】また、余剰オゾンの分解を促進させる触媒
の担体として、上記のようにＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃を含
有した低融点ガラスを採用したため、触媒によるオゾン
の分解効率を向上させることがができる。これは、Ａｇ
₂ＯがＴｉＯ₂及び紫外線の作用によって還元されてＯ^-
が放出されるとき、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃が電荷の供給
元となり、量子数が増大するためである。上記において
は、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃を含有した低融点ガラス内に
触媒を混合させた後に、これを焼成して触媒管87とする
例を示したが、要は担体が触媒を保持していればよいの
であるから、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃を含有した低融点ガ
ラスによって予めガラス管を形成しておき、その表面に
触媒を塗布して触媒管87と成してもよい。この場合は、
担体の全表面が触媒によって覆われるため、空気との接
触面積が大きくなる利点がある。

【００２４】図１に示すように、第１のランプユニット
12内の排気口28近傍に、オゾン濃度を検知するセンサ88
を設けることが、安全確保の上から望ましい。このセン
サ88は、上記制御回路86に接続されており、該センサ88
からの出力信号に応じて、各オゾン消滅用ランプ16及び
オゾン発生用ランプ38の点灯・消灯の切り替えや出力の
調節が行われる。例えば、上記センサ88によって設定値
を超える濃度のオゾンが検知された場合には、制御回路
86からの指令に基づき、オゾン発生用ランプ38の全部又
は一部を消灯させたり、各オゾン発生用ランプ38の出力
を低下させてオゾンの発生量を抑制する。あるいは、制
御回路86からの指令に基づき、オゾン消滅用ランプ16の
点灯数を増加させたり、各オゾン消滅用ランプ16の出力
を上昇させてオゾンの分解効率を向上させる。

【００２５】この空気浄化装置10は、一対のオゾン消滅
用ランプ16を内蔵した第１のランプユニット12と、オゾ
ン発生用ランプ38及びオゾン消滅用ランプ16をそれぞれ
１個内蔵した第２のランプユニット32と、一対のオゾン
発生用ランプ38を内蔵した第３のランプユニット46を連
通接続して通気路を形成しているが、ランプユニットの
組み合わせ方はこれに限定されるものではない。例え
ば、安全性の確保のためオゾン消滅効果を高めたい場合
には、第２のランプユニット32の代わりに、オゾン消滅
用ランプ16のみを内蔵したランプユニットを用いればよ
い。この際、筺体の形状やランプの位置を共通化してお
けば、そのまま第１のランプユニット12、第３のランプ
ユニット46及びソケット84との結合が実現できる。各ラ
ンプユニットに内蔵されるランプの個数も２個に限定さ
れるものではなく、１個あるいは３個以上のランプを内
蔵したランプユニットを連結するよう構成してもよい。
また、連結するランプユニットの数も３個に限定される
ものではなく、必要に応じて任意の数のランプユニット
を連結することができる。

【００２６】上記においては、各ランプの放熱効果によ
って装置内の空気を上昇させ、以て外気の吸入及び排気
を実現したが、装置内の適宜箇所にファンを設けること
により、強制的に空気の流れを形成してもよい。あるい
は、上記制御回路86からの指令に基づき、各ランプを通
気路に沿って、吸気口56から排気口28に向けて順次パル
ス的に点滅させ、その電界の移動によって吸気口56から
排気口28に向かう空気の流れを形成するよう構成しても
よい。

【００２７】オゾン消滅用ランプ16によるオゾンの分解
を促進する触媒としては、上記したＴｉＯ₂とＡｇ₂Ｏと
の混合物以外に、例えばＴｉＯ₂とＣｕＯとの混合物
や、ＭｎＯ₂等が該当する。また、触媒の配置方法も上
記に限られるものではなく、例えばステンレス等より成
る金網の表面に、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃を含有した低融点
ガラス等の適当なバインダを介して触媒を固着させ、こ
れをオゾン消滅用ランプの近傍に適当な方法で固定する
よう構成してもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る空気浄化装置にあっては、
通気路の途中にオゾン発生用ランプとオゾン消滅用ラン
プを配置して成るため、オゾンを用いた殺菌・脱臭等と
並行して、余剰オゾンの分解処理が可能となる。このた
め、人間が居住する室内等の空気の清浄化に安心して利
用することができる。また、複数のランプユニットを連
通接続して通気路を形成する場合には、連結するランプ
ユニットの数や種類（内蔵するランプの構成比率）を適
宜選択することにより、所望の殺菌・脱臭効果及び余剰
オゾンの分解効果を容易に実現できる。さらに、オゾン
消滅用ランプの近傍にオゾンの分解を促進する触媒を配
置することにより、余剰オゾンの分解効率をより一層高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空気浄化装置の全体を示す縦断面
図である。

【図２】上記空気浄化装置に用いるオゾン発生用ランプ
及びオゾン消滅用ランプを示す断面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

10 空気浄化装置 12 第１のランプユニット 16 オゾン消滅用ランプ 20 触媒ユニット 28 排気口 30 第１の空気導入口 32 第２のランプユニット 38 オゾン発生用ランプ 42 第１の送気管 44 第２の空気導入口 46 第３のランプユニット 54 第２の送気管 56 吸気口 86 制御回路 87 触媒管 88 センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外気を装置内部に取り入れる吸気口と、
装置内部の空気を外部に放出する排気口と、該排気口と
上記吸気口とを連通する通気路とを備えて成り、該通気
路の途中にオゾン発生用ランプとオゾン消滅用ランプと
を配置したことを特徴とする空気浄化装置。
【請求項２】上記通気路を、上記オゾン発生用ランプ
及びオゾン消滅用ランプの少なくとも一方を少なくとも
一つ内蔵した複数のランプユニットを連通接続して形成
したことを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項３】上記オゾン消滅用ランプの近傍に、該ラ
ンプによるオゾンの分解を促進する触媒を配置したこと
を特徴とする請求項１または２に記載の空気浄化装置。
【請求項４】上記触媒が、ＴｉＯ₂とＡｇ₂Ｏ若しくは
ＣｕＯとの混合物、又はＭｎＯ₂より成ることを特徴と
する請求項３に記載の空気浄化装置。
【請求項５】上記触媒を、少なくともＳｉＯ₂とＡｌ₂
Ｏ₃を含有したガラスより成る担体に保持させると共
に、該担体を上記オゾン消滅用ランプの近傍に配置した
ことを特徴とする請求項３または４に記載の空気浄化装
置。
【請求項６】上記オゾン発生用ランプ及びオゾン消滅
用ランプを、上記通気路の吸気口側から排気口側に向け
て順次点滅させる制御回路を設けたことを特徴とする請
求項１〜５の何れかに記載の空気浄化装置。
【請求項７】上記通気路の途中にオゾン濃度を検知す
るセンサを配置し、該センサからの出力信号に応じて、
各オゾン発生用ランプ及びオゾン消滅用ランプの点灯若
しくは消灯の選択、又は出力の調節を行う制御回路を設
けたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の空
気浄化装置。