空気清浄装置
【課題】簡易な構成で高い浄化機能を有する空気清浄装置を提供する。
【解決手段】本発明の空気清浄装置1は、導入口9から導入された気体を導出口11から導出する筺体3と、筺体3内に配置された紫外線ランプ5と、円柱状を成して中心軸線を含む中央部に紫外線ランプの挿通孔21を有するフィルタ7とを備え、フィルタ7は基材に酸化チタンを担持してあると共に基材が多孔質材でできている。
【解決手段】本発明の空気清浄装置1は、導入口9から導入された気体を導出口11から導出する筺体3と、筺体3内に配置された紫外線ランプ5と、円柱状を成して中心軸線を含む中央部に紫外線ランプの挿通孔21を有するフィルタ7とを備え、フィルタ7は基材に酸化チタンを担持してあると共に基材が多孔質材でできている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般家庭又は工場等の産業用として用いる空気清浄装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、通風路に設けた板状の光触媒フィルタに紫外線ランプを照射してなる空気清浄装置が開示されている。
【0003】
この特許文献1の技術では、紫外線ランプは通風路から外れた位置に設けて、板状の光触媒の表面に向けて紫外線を照射しており、光触媒フィルタは酸化チタンを分散した液体を薄板状基材に塗布し或いは含浸した構成となっている。
【0004】
【特許文献1】特開2003−322370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、紫外線ランプは板状光触媒の一側に設けてあると共に紫外線ランプは送風路から外れた位置に配置してあるから、送風路内にある光触媒に一様に紫外線を照射し難く、例えば、紫外線ランプに近い位置にある光触媒フィルタの一側には充分な紫外線が照射されても、紫外線ランプから離れた位置にある光触媒フィルタの他側では受ける紫外線が少なく、光触媒フィルタに照射される紫外線に偏りが生じる為、フィルタにおいて光触媒機能の活性化を充分に図れないという問題がある。
【0006】
また、光触媒フィルタは酸化チタンの微粒子を分散した液体を送風路に沿う基材表面のみに塗布したものであるから、気体と酸化チタンとの接触面積に限界があり、酸化チタンによる光触媒機能を充分に得られ難いという問題がある。
【0007】
そこで、本発明は、簡易な構成で高い浄化機能を有する空気清浄装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決する為に、請求項1に記載された発明は、導入口から導入された気体を導出口から導出する筺体と、筺体内に配置された紫外線ランプと、円柱状を成して中心軸線を含む中央部に紫外線ランプの挿通孔を有するフィルタとを備え、フィルタは基材に酸化チタンを担持してあると共に基材が多孔質材でできていることを特徴とする。
【0009】
酸化チタンは、アナターゼ型二酸化チタンが好ましい。
【0010】
フィルタの基材は、アルミナ、カーボン、繊維等製であることが好ましい。
【0011】
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載の発明において、フィルタの基材は発泡体でできていることを特徴とする。
【0012】
請求項3に記載された発明は、請求項1に記載の発明において、紫外線ランプは直管であり、フィルタは紫外線ランプの長手方向に沿って隣り合わせに複数個を重ねて配置してあることを特徴とする。
【0013】
請求項4に記載された発明は、請求項3に記載の発明において、紫外線ランプは通風方向に沿って設けてあり、フィルタは紫外線ランプの挿通孔が紫外線ランプ径よりも大きくしてあり、フィルタの挿通孔を気体が流れて導出口から筺体外に導出されることを特徴とする。
【0014】
請求項5に記載された発明は、請求項1に記載の発明において、紫外線ランプは、殺菌線の波長帯と、オゾンを発生させる波長帯とを有することを特徴とする。
【0015】
殺菌線の波長帯は主波長が254nmであり、オゾンを発生させる波長帯は主波長(以下、オゾン線という)が185nmである。尚、オゾン線は殺菌線に対する相対強度が10%〜30%程度が好ましい。
【発明の効果】
【0016】
請求項1に記載の発明によれば、導入口から導入された気体は、紫外線ランプの照射により殺菌される。更に、気体は酸化チタンを担持したフィルタを通過することにより酸化チタンの光触媒機能によっても殺菌及び浄化されるので、高い浄化機能を得ることができる。特に、酸化チタンの光触媒機能により気体中にあるアンモニア、タバコ臭やアルコール性溶剤等の分解を図ることができる。
【0017】
酸化チタンを担持したフィルタに紫外線ランプを挿通する構成としているので、紫外線ランプと酸化チタンとが紫外線ランプの周囲に近接配置していることから、紫外線照射による酸化チタンの光活性を高めることができる。
【0018】
また、フィルタを円柱状としてその中央に紫外線ランプを配置しているので、紫外線ランプの周囲にある酸化チタンに均等に紫外線を照射できると共に、紫外線ランプの全周囲に亘って紫外線の近接照射が可能となる。
【0019】
酸化チタンを担持したフィルタは多孔質としてあるので、酸化チタンと気体との接触面積を大きくとることができ、光触媒作用による気体の清浄化を高めることができる。
【0020】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の作用効果を奏すると共に、フィルタが軽量で取り扱い易い。また、基材に多数の通気孔を容易に形成できる。
【0021】
請求項3に記載の発明によれば、請求項1に記載の効果を奏すると共に、フィルタの部分的な修理や交換が容易にでき、メンテナンスがし易い。
【0022】
また、紫外線ランプの長手方向に亘って全体を光触媒フィルタで覆うことができるので、紫外線が外部に漏れるのを防止できる。
【0023】
請求項4に記載の発明によれば、請求項3に記載の作用効果を奏すると共に、フィルタの挿通孔を主な気体流路としてあるので、気体を整流できると共に紫外線ランプの紫外線による浄化作用と二酸化チタンによる光触媒による浄化作用とを有効に受けるとことができる。
【0024】
請求項5記載の発明によれば、請求項1に記載の作用効果を奏すると共に、紫外線ランプの殺菌線による空気洗浄と、二酸化チタンによる光触媒作用による空気清浄と、オゾン発生による空気清浄との相乗効果を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態に係る空気清浄装置の縦断面図であり、図2は本発明の実施の形態に係る空気清浄装置を導入口側から見た正面図であり、図3は図1に示すファイルタの斜視図であり、図4〜図11は本実施の形態に係る空気清浄装置を用いた実験データのグラフである。
【0026】
本発明の実施の形態に係る空気清浄装置1は室内の天井2に吊り下げて設置されるものであり、図1に示すように、筺体3と、紫外線ランプ5と、フィルタ7とを備えている。
【0027】
筺体3は、略円筒形状であり、一側部に気体の導入口9が設けてあり、他側部に導出口11が設けてあり、導入口9には塵等を除去するプレフィルタ13が装着されている。導出口11には、送風ファン15が設けてあり、矢印で示すように、筺体内3の減圧により導入口9から気体を取り込み、導出口11から導出するようになっている。
【0028】
紫外線ランプ5は、直管の紫外線ランプ5であり、一端を導入口9向けて他端を導出口11に向けて配置してある。紫外線ランプ5は、点灯装置17に接続されて、点灯が制御されている。紫外線ランプ5は、外径6mmであり、長さが360mmである。
【0029】
紫外線ランプ5は、オゾンを発生させる波長(185nm、以下オゾン線)、殺菌線といわれる波長(254nm)を主として有している。本実施の形態では、紫外線ランプ5として株式会社東芝製のGLS―6Tを用いており、消費電力は6Wで、殺菌線に対するオゾン線の相対強度は約20%である。
【0030】
図3に示すように、フィルタ7は中空を有する円柱形状を成し、円柱の中心軸線を含む中央部に紫外線ランプ5の挿通孔21を有している。このフィルタ7は本実施の形態では、内径80mm、外径120mm、高さ約50mmであり、図1に示すように、5個のフィルタ7を紫外線ランプ15に沿ってフィルタの端面を互いに隣り合わせにして直列に配置しており、複数のフィルタ7で紫外線ランプ5を覆っている。
【0031】
図1に示すように、フィルタ7の外周面は筺体3の内周面に僅かな隙間を空けて設けてあり、筺体3内の気体は導入口9から導出口11に向けて、主にフィルタ7の挿通孔21を通過するようになっている。
【0032】
フィルタ7の基材23には、酸化チタンが担持してある。基材23は、本実施の形態では、アルミナを発泡して形成してあり、図3に抜き出して示すように、いわゆるスポンジ状に多数の通気孔25を形成してある。通気孔25は孔の数が5個/25mm〜20個/25mm(直線25mmの中に含まれる孔の数、以下、5個/25mmは#5、20個/25mmは#20という)が好ましい。
【0033】
酸化チタンは、例えば、基材に混入したり、又は酸化チタンを含む溶液に含浸することにより、基材23に担持している。
【0034】
次に、本実施の形態に係る空気清浄装置1の作用、効果について説明する。送風ファン15の駆動により、導入口9から筺体3内に導入された気体は、紫外線ランプ5の照射により殺菌されると共に酸化チタンを担持したフィルタ7を通過して酸化チタンの光触媒機能によっても殺菌、分解により浄化される。また、紫外線ランプ5からはオゾン生成線も照射されてオゾンが生成されるので、オゾンによっても殺菌・脱臭を図ることができる。尚、生成されたオゾンは送風ファン15により室内にも送風される。
【0035】
本実施の形態によれば、酸化チタンを担持したフィルタ7に紫外線ランプ5を挿通する構成としているので、紫外線ランプ5と酸化チタンとが近接して位置し、紫外線の照射による酸化チタンの光活性を高めることができる。特に、一般に使われている365nmの紫外線よりも光エネルギの大きい波長帯であるオゾン線(185nm)と殺菌線(254nm)を使用しているので、酸化チタンの光活性を高めて、酸化チタンの光触媒機能によっても気体(空気)を浄化する。即ち、導入口9から導入された気体は紫外線、オゾンのほかに酸化チタンの光触媒機能によっても殺菌及び浄化されるので、高い浄化機能を得ることができる。
【0036】
酸化チタンを担持したフィルタ7には多数の通気孔25が形成してあるので、酸化チタンと気体との接触面積を大きくとることができる。
【0037】
フィルタ7は挿通孔(中空)21を有する円柱状として、挿通孔(中空)21に紫外線ランプ5を配置しているので、紫外線ランプ5の全周囲に亘って、円環状のフィルタ7が担持する酸化チタンに均等に紫外線を照射できる。また、紫外線ランプ5の周囲全体に亘って紫外線の近接照射が可能となる。
【0038】
また、紫外線ランプ5の周囲には厚みのあるフィルタ7が介在するので、紫外線ランプ5が筺体3から漏れて直接人体等に照射されるのを防止できる。
【0039】
本実施の形態では、フィルタ7は、発泡により製造してあるので、フィルタ7が全体として軽量で取り扱い易い。
【0040】
フィルタ7は中央に挿通孔21を有する円柱状として、紫外線ランプ5の長手方向に複数個直列に配置しているので、組立てが容易であり、また、一部のフィルタ7の劣化や損傷が生じた場合には、一部のフィルタ7の修理や交換が容易にできる。
【0041】
次に、本実施の形態の効果確認について、種々の実験を行ったのでその結果について説明する。
【0042】
(実験例1)
上述した実施の形態に係る紫外線ランプ5とフィルタ7とで構成したものを、テフロン(登録商標)製容器380×380×380mmの容器(チャンバー)内に入れ、容器に外付けしたガス循環ポンプで容器内のガスを循環した。
【0043】
容器内に測定ガスとしてアセトアルデヒド20μLを注入し、吐出量2L/minのガス循環ポンプで循環し、経過時間毎の容器内におけるアセトアルデヒドの濃度を測定した。その結果を図4に示す。尚、比較の為、紫外線ランプのみでフィルタを装着しないもの(UV管のみ)についても、同様な実験を行ったのでその結果も合わせて図4に示す。
【0044】
図4から明らかなように、本実施の形態に係る紫外線ランプ5にフィルタ7を装着した構成(フィルタ有り)では、紫外線ランプ5のみでフィルタ7を装着しないもの(UV管のみ)と比較して、アセトアルデヒド(タバコ臭)のガス濃度が、当初約27ppmあったものが経過時間毎に比例的に低下し、90分経過後に約13ppmにまで低下し、120分後には約10ppmに低下した。この実験例1から、本実施の形態に係る紫外線ランプ5に酸化チタンを担持したフィルタ7を装着した構成では、タバコ臭の分解に優れることがわかる。
【0045】
また、本実施の形態に係る紫外線ランプ5にフィルタ7を装着した構成(フィルタ有り)について、ガス循環ポンプの吐出量を2L/min、3L/min、5L/minに変えて実験をしたのでその結果を図5に示す。この図5から明らかなように、いずれの吐出量にガス循環量を変えた場合でもタバコ臭の分解能力を得ることができ、吐出量が高ければ分解能力が高い。
【0046】
(実験例2)
実験例1と同様の条件で、紫外線ランプ5とフィルタ7とで構成したもの(フィルタ有り)と、紫外線ランプ5のみのもの(UV管のみ)について、測定ガスとして硫化ジメチル(悪臭や腐敗臭)10μLを注入して経過時間毎に硫化ジメチルの濃度を測定する実験を行った。その結果を図6に示す。
【0047】
図6から明らかなように、本実施の形態に係る紫外線ランプ5にフィルタ7を装着した構成(フィルタ有り)では、紫外線ランプ5のみでフィルタ7を装着しないもの(UV管のみ)と比較して、硫化ジメチル(悪臭や腐敗臭)のガス濃度が経過時間毎に著しく低下し、当初約28ppmあったものが90分経過後にはほとんど検出できなかった。この実験例2から、本実施の形態に係る紫外線ランプ5に酸化チタンを担持したフィルタ7を装着した構成では、悪臭や腐敗臭の浄化に優れることがわかる。
【0048】
また、紫外線ランプ5とフィルタ7とで構成したもの(フィルタ有り)について、硫化ジメチルの注入量を10μL、20μL、60μLと変えた実験をしたので、その結果を図7に示す。この図7から明らかなように、経過時間90分までは、濃度が低い方がガスの分解に優れるが、120分を経過すると濃度が低い場合も高い場合もいずれの場合にもほとんど検出できない程度まで浄化することができた。
【0049】
(実験例3)
実験例1と同様の条件で、紫外線ランプ5とフィルタ7とで構成したもの(フィルタ有り)と、紫外線ランプ5のみのもの(UV管のみ)について、測定ガスとしてアンモニアを20μL注入して経過時間毎にアンモニアの濃度を測定する実験を行った。その結果を図8に示す。
【0050】
図8から明らかなように、本実施の形態に係る紫外線ランプ5にフィルタ7を装着した構成(フィルタ有り)では、紫外線ランプ5のみでフィルタ7を装着しないもの(UV管のみ)と比較して、アンモニアのガス濃度が経過時間毎に急激に減少した。一方、UV管のみの場合にはアンモニアガスの分解がなくむしろ増加した。尚、図8において、UV管のみの場合にアンモニアガス濃度が経過時間毎に僅かに増加しているのは、容器内にアンモニアガスが時間経過と共に拡散した為と考えられる。
【0051】
(実験例4)
実験例1と同様の条件で、紫外線ランプ5とフィルタ7とで構成したものについて、測定ガスとしてトルエンを10μL注入して経過時間毎にトルエンの濃度を測定する実験を行った。その結果を図9に示す。
【0052】
トルエンはシックハウス等で問題となる溶剤成分であるが、図9から明らかなように、本実施の形態に係る紫外線ランプ5にフィルタ7を装着した構成では、トルエンの濃度が経過時間毎に比例的に減少し、当初約12ppmあったものを120分経過後には3ppm以下にすることができた。
【0053】
即ち、本実施の形態によれば、トルエンの分解能にも優れていることが明らかである。
【0054】
(実験例5)
実験例1と同様の条件で、紫外線ランプ5とフィルタ7とで構成したものについて、測定ガスとしてイソプロピルアルコールを注入して経過時間毎にイソプロピルアルコールの濃度を測定する実験を行った。イソプロピルアルコールの注入量を10μLと20μLとした場合について各々経過時間毎に濃度を測定した。その結果を図10に示す。
【0055】
図10から明らかなように、イソプロピルアルコールは塗装工場や塗料を扱う工場で主に発生するものであるが、本実施の形態に係る紫外線ランプ5にフィルタ7を装着した構成では、イソプロピルアルコールの濃度が経過時間毎に減少し、注入量20μLの場合には容器内の拡散濃度が約19ppmあった(60分経過時)ものを180分経過後には約15ppmにまで低下することができた。同様に注入量10μLの場合には、容器内の拡散濃度が約16ppmあった(60分経過時)ものを180分経過後には約7ppmにまで低下することができた。従って、本実施の形態によれば、イソプロピルアルコールの分解(浄化)にも優れていることが明らかである。
【0056】
(実験例6)
実験例1と同様の条件で、紫外線ランプ5とフィルタ7とで構成したものについて、測定ガスとしてホルムアルデヒドを注入して経過時間毎にホルムアルデヒドの濃度を測定する実験を行った。ホルムアルデヒドの注入量を20μLと30μLとした場合について各々経過時間毎に濃度を測定した。その結果を図11に示す。
【0057】
ホルムアルデヒドもトルエンと同様にシックハウス等で問題となる成分であるが、図11から明らかなように、本実施の形態に係る紫外線ランプ5にフィルタ7を装着した構成では、ホルムアルデヒドの濃度が経過時間毎に減少し、注入量20μLの場合には容器内の拡散濃度が約12ppmあった(30分経過時)ものが120分経過後には約2ppmにまで低下することができた。同様に注入量10μLの場合には、容器内の拡散濃度が約7.5ppmあった(30分経過時)ものが90分経過後にはほとんど検出できなかった。従って、本実施の形態によれば、ホルムアルデヒドの分解(浄化)にも優れていることが明らかである。
【0058】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態に係る空気清浄装置1は大型にして工業用に用いるものであっても良いし、その寸法や形状は限定されない。
【0059】
また、空気清浄装置1は、天井から吊り下げる構成に限らず、室内の壁に設置したり、床や棚等に載置するものであっても良い。
【0060】
フィルタ7は、発泡体に限らず、ハニカム状に形成するものであってもよし、その形状や製造方法は限定されない。また、フィルタ7は、酸化チタンを担持したカーボン繊維等を編んだものであって良い。
【0061】
フィルタ7には、酸化チタンに加えて、銀、金、銅を添加したり、活性炭等の吸着剤を混入したものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】本発明の実施の形態に係る空気清浄装置の縦断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る空気清浄装置を導入口側から見た正面図である。
【図3】図1に示すファイルタの斜視図である。
【図4】本実施の形態に係る空気清浄装置をUV管のみの場合と比較した実験のグラフであり、測定ガスとしてアセトアルデヒドを用いた場合の経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図5】本実施の形態に係る空気清浄装置において、吐出ポンプによる循環量を変えた場合について、アセトアルデヒドの経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図6】本実施の形態に係る空気清浄装置をUV管のみの場合と比較した実験のグラフであり、測定ガスとして硫化ジメチルを用いた場合の経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図7】本実施の形態に係る空気清浄装置において、硫化ジメチルの濃度を変えた場合について経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図8】本実施の形態に係る空気清浄装置をUV管のみの場合と比較した実験のグラフであり、測定ガスとしてアンモニアを用いた場合の経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図9】本実施の形態に係る空気清浄装置において、測定ガスとしてトルエンを用いた場合の経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図10】本実施の形態に係る空気清浄装置において、測定ガスとして濃度の異なるイソプロピルアルコールを用いた場合であって、経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図11】本実施の形態に係る空気清浄装置において、ホルムアルデヒドの濃度を変えた場合について、経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【0063】
1 空気清浄装置
3 筺体
5 紫外線ランプ
7 フィルタ
9 導入口
11 導出口
21 挿通孔
23 基材
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般家庭又は工場等の産業用として用いる空気清浄装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、通風路に設けた板状の光触媒フィルタに紫外線ランプを照射してなる空気清浄装置が開示されている。
【0003】
この特許文献1の技術では、紫外線ランプは通風路から外れた位置に設けて、板状の光触媒の表面に向けて紫外線を照射しており、光触媒フィルタは酸化チタンを分散した液体を薄板状基材に塗布し或いは含浸した構成となっている。
【0004】
【特許文献1】特開2003−322370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、紫外線ランプは板状光触媒の一側に設けてあると共に紫外線ランプは送風路から外れた位置に配置してあるから、送風路内にある光触媒に一様に紫外線を照射し難く、例えば、紫外線ランプに近い位置にある光触媒フィルタの一側には充分な紫外線が照射されても、紫外線ランプから離れた位置にある光触媒フィルタの他側では受ける紫外線が少なく、光触媒フィルタに照射される紫外線に偏りが生じる為、フィルタにおいて光触媒機能の活性化を充分に図れないという問題がある。
【0006】
また、光触媒フィルタは酸化チタンの微粒子を分散した液体を送風路に沿う基材表面のみに塗布したものであるから、気体と酸化チタンとの接触面積に限界があり、酸化チタンによる光触媒機能を充分に得られ難いという問題がある。
【0007】
そこで、本発明は、簡易な構成で高い浄化機能を有する空気清浄装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決する為に、請求項1に記載された発明は、導入口から導入された気体を導出口から導出する筺体と、筺体内に配置された紫外線ランプと、円柱状を成して中心軸線を含む中央部に紫外線ランプの挿通孔を有するフィルタとを備え、フィルタは基材に酸化チタンを担持してあると共に基材が多孔質材でできていることを特徴とする。
【0009】
酸化チタンは、アナターゼ型二酸化チタンが好ましい。
【0010】
フィルタの基材は、アルミナ、カーボン、繊維等製であることが好ましい。
【0011】
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載の発明において、フィルタの基材は発泡体でできていることを特徴とする。
【0012】
請求項3に記載された発明は、請求項1に記載の発明において、紫外線ランプは直管であり、フィルタは紫外線ランプの長手方向に沿って隣り合わせに複数個を重ねて配置してあることを特徴とする。
【0013】
請求項4に記載された発明は、請求項3に記載の発明において、紫外線ランプは通風方向に沿って設けてあり、フィルタは紫外線ランプの挿通孔が紫外線ランプ径よりも大きくしてあり、フィルタの挿通孔を気体が流れて導出口から筺体外に導出されることを特徴とする。
【0014】
請求項5に記載された発明は、請求項1に記載の発明において、紫外線ランプは、殺菌線の波長帯と、オゾンを発生させる波長帯とを有することを特徴とする。
【0015】
殺菌線の波長帯は主波長が254nmであり、オゾンを発生させる波長帯は主波長(以下、オゾン線という)が185nmである。尚、オゾン線は殺菌線に対する相対強度が10%〜30%程度が好ましい。
【発明の効果】
【0016】
請求項1に記載の発明によれば、導入口から導入された気体は、紫外線ランプの照射により殺菌される。更に、気体は酸化チタンを担持したフィルタを通過することにより酸化チタンの光触媒機能によっても殺菌及び浄化されるので、高い浄化機能を得ることができる。特に、酸化チタンの光触媒機能により気体中にあるアンモニア、タバコ臭やアルコール性溶剤等の分解を図ることができる。
【0017】
酸化チタンを担持したフィルタに紫外線ランプを挿通する構成としているので、紫外線ランプと酸化チタンとが紫外線ランプの周囲に近接配置していることから、紫外線照射による酸化チタンの光活性を高めることができる。
【0018】
また、フィルタを円柱状としてその中央に紫外線ランプを配置しているので、紫外線ランプの周囲にある酸化チタンに均等に紫外線を照射できると共に、紫外線ランプの全周囲に亘って紫外線の近接照射が可能となる。
【0019】
酸化チタンを担持したフィルタは多孔質としてあるので、酸化チタンと気体との接触面積を大きくとることができ、光触媒作用による気体の清浄化を高めることができる。
【0020】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の作用効果を奏すると共に、フィルタが軽量で取り扱い易い。また、基材に多数の通気孔を容易に形成できる。
【0021】
請求項3に記載の発明によれば、請求項1に記載の効果を奏すると共に、フィルタの部分的な修理や交換が容易にでき、メンテナンスがし易い。
【0022】
また、紫外線ランプの長手方向に亘って全体を光触媒フィルタで覆うことができるので、紫外線が外部に漏れるのを防止できる。
【0023】
請求項4に記載の発明によれば、請求項3に記載の作用効果を奏すると共に、フィルタの挿通孔を主な気体流路としてあるので、気体を整流できると共に紫外線ランプの紫外線による浄化作用と二酸化チタンによる光触媒による浄化作用とを有効に受けるとことができる。
【0024】
請求項5記載の発明によれば、請求項1に記載の作用効果を奏すると共に、紫外線ランプの殺菌線による空気洗浄と、二酸化チタンによる光触媒作用による空気清浄と、オゾン発生による空気清浄との相乗効果を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態に係る空気清浄装置の縦断面図であり、図2は本発明の実施の形態に係る空気清浄装置を導入口側から見た正面図であり、図3は図1に示すファイルタの斜視図であり、図4〜図11は本実施の形態に係る空気清浄装置を用いた実験データのグラフである。
【0026】
本発明の実施の形態に係る空気清浄装置1は室内の天井2に吊り下げて設置されるものであり、図1に示すように、筺体3と、紫外線ランプ5と、フィルタ7とを備えている。
【0027】
筺体3は、略円筒形状であり、一側部に気体の導入口9が設けてあり、他側部に導出口11が設けてあり、導入口9には塵等を除去するプレフィルタ13が装着されている。導出口11には、送風ファン15が設けてあり、矢印で示すように、筺体内3の減圧により導入口9から気体を取り込み、導出口11から導出するようになっている。
【0028】
紫外線ランプ5は、直管の紫外線ランプ5であり、一端を導入口9向けて他端を導出口11に向けて配置してある。紫外線ランプ5は、点灯装置17に接続されて、点灯が制御されている。紫外線ランプ5は、外径6mmであり、長さが360mmである。
【0029】
紫外線ランプ5は、オゾンを発生させる波長(185nm、以下オゾン線)、殺菌線といわれる波長(254nm)を主として有している。本実施の形態では、紫外線ランプ5として株式会社東芝製のGLS―6Tを用いており、消費電力は6Wで、殺菌線に対するオゾン線の相対強度は約20%である。
【0030】
図3に示すように、フィルタ7は中空を有する円柱形状を成し、円柱の中心軸線を含む中央部に紫外線ランプ5の挿通孔21を有している。このフィルタ7は本実施の形態では、内径80mm、外径120mm、高さ約50mmであり、図1に示すように、5個のフィルタ7を紫外線ランプ15に沿ってフィルタの端面を互いに隣り合わせにして直列に配置しており、複数のフィルタ7で紫外線ランプ5を覆っている。
【0031】
図1に示すように、フィルタ7の外周面は筺体3の内周面に僅かな隙間を空けて設けてあり、筺体3内の気体は導入口9から導出口11に向けて、主にフィルタ7の挿通孔21を通過するようになっている。
【0032】
フィルタ7の基材23には、酸化チタンが担持してある。基材23は、本実施の形態では、アルミナを発泡して形成してあり、図3に抜き出して示すように、いわゆるスポンジ状に多数の通気孔25を形成してある。通気孔25は孔の数が5個/25mm〜20個/25mm(直線25mmの中に含まれる孔の数、以下、5個/25mmは#5、20個/25mmは#20という)が好ましい。
【0033】
酸化チタンは、例えば、基材に混入したり、又は酸化チタンを含む溶液に含浸することにより、基材23に担持している。
【0034】
次に、本実施の形態に係る空気清浄装置1の作用、効果について説明する。送風ファン15の駆動により、導入口9から筺体3内に導入された気体は、紫外線ランプ5の照射により殺菌されると共に酸化チタンを担持したフィルタ7を通過して酸化チタンの光触媒機能によっても殺菌、分解により浄化される。また、紫外線ランプ5からはオゾン生成線も照射されてオゾンが生成されるので、オゾンによっても殺菌・脱臭を図ることができる。尚、生成されたオゾンは送風ファン15により室内にも送風される。
【0035】
本実施の形態によれば、酸化チタンを担持したフィルタ7に紫外線ランプ5を挿通する構成としているので、紫外線ランプ5と酸化チタンとが近接して位置し、紫外線の照射による酸化チタンの光活性を高めることができる。特に、一般に使われている365nmの紫外線よりも光エネルギの大きい波長帯であるオゾン線(185nm)と殺菌線(254nm)を使用しているので、酸化チタンの光活性を高めて、酸化チタンの光触媒機能によっても気体(空気)を浄化する。即ち、導入口9から導入された気体は紫外線、オゾンのほかに酸化チタンの光触媒機能によっても殺菌及び浄化されるので、高い浄化機能を得ることができる。
【0036】
酸化チタンを担持したフィルタ7には多数の通気孔25が形成してあるので、酸化チタンと気体との接触面積を大きくとることができる。
【0037】
フィルタ7は挿通孔(中空)21を有する円柱状として、挿通孔(中空)21に紫外線ランプ5を配置しているので、紫外線ランプ5の全周囲に亘って、円環状のフィルタ7が担持する酸化チタンに均等に紫外線を照射できる。また、紫外線ランプ5の周囲全体に亘って紫外線の近接照射が可能となる。
【0038】
また、紫外線ランプ5の周囲には厚みのあるフィルタ7が介在するので、紫外線ランプ5が筺体3から漏れて直接人体等に照射されるのを防止できる。
【0039】
本実施の形態では、フィルタ7は、発泡により製造してあるので、フィルタ7が全体として軽量で取り扱い易い。
【0040】
フィルタ7は中央に挿通孔21を有する円柱状として、紫外線ランプ5の長手方向に複数個直列に配置しているので、組立てが容易であり、また、一部のフィルタ7の劣化や損傷が生じた場合には、一部のフィルタ7の修理や交換が容易にできる。
【0041】
次に、本実施の形態の効果確認について、種々の実験を行ったのでその結果について説明する。
【0042】
(実験例1)
上述した実施の形態に係る紫外線ランプ5とフィルタ7とで構成したものを、テフロン(登録商標)製容器380×380×380mmの容器(チャンバー)内に入れ、容器に外付けしたガス循環ポンプで容器内のガスを循環した。
【0043】
容器内に測定ガスとしてアセトアルデヒド20μLを注入し、吐出量2L/minのガス循環ポンプで循環し、経過時間毎の容器内におけるアセトアルデヒドの濃度を測定した。その結果を図4に示す。尚、比較の為、紫外線ランプのみでフィルタを装着しないもの(UV管のみ)についても、同様な実験を行ったのでその結果も合わせて図4に示す。
【0044】
図4から明らかなように、本実施の形態に係る紫外線ランプ5にフィルタ7を装着した構成(フィルタ有り)では、紫外線ランプ5のみでフィルタ7を装着しないもの(UV管のみ)と比較して、アセトアルデヒド(タバコ臭)のガス濃度が、当初約27ppmあったものが経過時間毎に比例的に低下し、90分経過後に約13ppmにまで低下し、120分後には約10ppmに低下した。この実験例1から、本実施の形態に係る紫外線ランプ5に酸化チタンを担持したフィルタ7を装着した構成では、タバコ臭の分解に優れることがわかる。
【0045】
また、本実施の形態に係る紫外線ランプ5にフィルタ7を装着した構成(フィルタ有り)について、ガス循環ポンプの吐出量を2L/min、3L/min、5L/minに変えて実験をしたのでその結果を図5に示す。この図5から明らかなように、いずれの吐出量にガス循環量を変えた場合でもタバコ臭の分解能力を得ることができ、吐出量が高ければ分解能力が高い。
【0046】
(実験例2)
実験例1と同様の条件で、紫外線ランプ5とフィルタ7とで構成したもの(フィルタ有り)と、紫外線ランプ5のみのもの(UV管のみ)について、測定ガスとして硫化ジメチル(悪臭や腐敗臭)10μLを注入して経過時間毎に硫化ジメチルの濃度を測定する実験を行った。その結果を図6に示す。
【0047】
図6から明らかなように、本実施の形態に係る紫外線ランプ5にフィルタ7を装着した構成(フィルタ有り)では、紫外線ランプ5のみでフィルタ7を装着しないもの(UV管のみ)と比較して、硫化ジメチル(悪臭や腐敗臭)のガス濃度が経過時間毎に著しく低下し、当初約28ppmあったものが90分経過後にはほとんど検出できなかった。この実験例2から、本実施の形態に係る紫外線ランプ5に酸化チタンを担持したフィルタ7を装着した構成では、悪臭や腐敗臭の浄化に優れることがわかる。
【0048】
また、紫外線ランプ5とフィルタ7とで構成したもの(フィルタ有り)について、硫化ジメチルの注入量を10μL、20μL、60μLと変えた実験をしたので、その結果を図7に示す。この図7から明らかなように、経過時間90分までは、濃度が低い方がガスの分解に優れるが、120分を経過すると濃度が低い場合も高い場合もいずれの場合にもほとんど検出できない程度まで浄化することができた。
【0049】
(実験例3)
実験例1と同様の条件で、紫外線ランプ5とフィルタ7とで構成したもの(フィルタ有り)と、紫外線ランプ5のみのもの(UV管のみ)について、測定ガスとしてアンモニアを20μL注入して経過時間毎にアンモニアの濃度を測定する実験を行った。その結果を図8に示す。
【0050】
図8から明らかなように、本実施の形態に係る紫外線ランプ5にフィルタ7を装着した構成(フィルタ有り)では、紫外線ランプ5のみでフィルタ7を装着しないもの(UV管のみ)と比較して、アンモニアのガス濃度が経過時間毎に急激に減少した。一方、UV管のみの場合にはアンモニアガスの分解がなくむしろ増加した。尚、図8において、UV管のみの場合にアンモニアガス濃度が経過時間毎に僅かに増加しているのは、容器内にアンモニアガスが時間経過と共に拡散した為と考えられる。
【0051】
(実験例4)
実験例1と同様の条件で、紫外線ランプ5とフィルタ7とで構成したものについて、測定ガスとしてトルエンを10μL注入して経過時間毎にトルエンの濃度を測定する実験を行った。その結果を図9に示す。
【0052】
トルエンはシックハウス等で問題となる溶剤成分であるが、図9から明らかなように、本実施の形態に係る紫外線ランプ5にフィルタ7を装着した構成では、トルエンの濃度が経過時間毎に比例的に減少し、当初約12ppmあったものを120分経過後には3ppm以下にすることができた。
【0053】
即ち、本実施の形態によれば、トルエンの分解能にも優れていることが明らかである。
【0054】
(実験例5)
実験例1と同様の条件で、紫外線ランプ5とフィルタ7とで構成したものについて、測定ガスとしてイソプロピルアルコールを注入して経過時間毎にイソプロピルアルコールの濃度を測定する実験を行った。イソプロピルアルコールの注入量を10μLと20μLとした場合について各々経過時間毎に濃度を測定した。その結果を図10に示す。
【0055】
図10から明らかなように、イソプロピルアルコールは塗装工場や塗料を扱う工場で主に発生するものであるが、本実施の形態に係る紫外線ランプ5にフィルタ7を装着した構成では、イソプロピルアルコールの濃度が経過時間毎に減少し、注入量20μLの場合には容器内の拡散濃度が約19ppmあった(60分経過時)ものを180分経過後には約15ppmにまで低下することができた。同様に注入量10μLの場合には、容器内の拡散濃度が約16ppmあった(60分経過時)ものを180分経過後には約7ppmにまで低下することができた。従って、本実施の形態によれば、イソプロピルアルコールの分解(浄化)にも優れていることが明らかである。
【0056】
(実験例6)
実験例1と同様の条件で、紫外線ランプ5とフィルタ7とで構成したものについて、測定ガスとしてホルムアルデヒドを注入して経過時間毎にホルムアルデヒドの濃度を測定する実験を行った。ホルムアルデヒドの注入量を20μLと30μLとした場合について各々経過時間毎に濃度を測定した。その結果を図11に示す。
【0057】
ホルムアルデヒドもトルエンと同様にシックハウス等で問題となる成分であるが、図11から明らかなように、本実施の形態に係る紫外線ランプ5にフィルタ7を装着した構成では、ホルムアルデヒドの濃度が経過時間毎に減少し、注入量20μLの場合には容器内の拡散濃度が約12ppmあった(30分経過時)ものが120分経過後には約2ppmにまで低下することができた。同様に注入量10μLの場合には、容器内の拡散濃度が約7.5ppmあった(30分経過時)ものが90分経過後にはほとんど検出できなかった。従って、本実施の形態によれば、ホルムアルデヒドの分解(浄化)にも優れていることが明らかである。
【0058】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態に係る空気清浄装置1は大型にして工業用に用いるものであっても良いし、その寸法や形状は限定されない。
【0059】
また、空気清浄装置1は、天井から吊り下げる構成に限らず、室内の壁に設置したり、床や棚等に載置するものであっても良い。
【0060】
フィルタ7は、発泡体に限らず、ハニカム状に形成するものであってもよし、その形状や製造方法は限定されない。また、フィルタ7は、酸化チタンを担持したカーボン繊維等を編んだものであって良い。
【0061】
フィルタ7には、酸化チタンに加えて、銀、金、銅を添加したり、活性炭等の吸着剤を混入したものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】本発明の実施の形態に係る空気清浄装置の縦断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る空気清浄装置を導入口側から見た正面図である。
【図3】図1に示すファイルタの斜視図である。
【図4】本実施の形態に係る空気清浄装置をUV管のみの場合と比較した実験のグラフであり、測定ガスとしてアセトアルデヒドを用いた場合の経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図5】本実施の形態に係る空気清浄装置において、吐出ポンプによる循環量を変えた場合について、アセトアルデヒドの経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図6】本実施の形態に係る空気清浄装置をUV管のみの場合と比較した実験のグラフであり、測定ガスとして硫化ジメチルを用いた場合の経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図7】本実施の形態に係る空気清浄装置において、硫化ジメチルの濃度を変えた場合について経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図8】本実施の形態に係る空気清浄装置をUV管のみの場合と比較した実験のグラフであり、測定ガスとしてアンモニアを用いた場合の経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図9】本実施の形態に係る空気清浄装置において、測定ガスとしてトルエンを用いた場合の経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図10】本実施の形態に係る空気清浄装置において、測定ガスとして濃度の異なるイソプロピルアルコールを用いた場合であって、経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図11】本実施の形態に係る空気清浄装置において、ホルムアルデヒドの濃度を変えた場合について、経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【0063】
1 空気清浄装置
3 筺体
5 紫外線ランプ
7 フィルタ
9 導入口
11 導出口
21 挿通孔
23 基材
【特許請求の範囲】
【請求項1】
導入口から導入された気体を導出口から導出する筺体と、筺体内に配置された紫外線ランプと、円柱状を成して中心軸線を含む中央部に紫外線ランプの挿通孔を有するフィルタとを備え、フィルタは基材に酸化チタンを担持してあると共に基材が多孔質材でできていることを特徴とする空気清浄装置。
【請求項2】
フィルタの基材は発泡体でできていることを特徴とする請求項1に記載の空気清浄装置。
【請求項3】
紫外線ランプは直管であり、フィルタは紫外線ランプの長手方向に沿って隣り合わせに複数個を重ねて配置してあることを特徴とする請求項1に記載の空気清浄装置。
【請求項4】
紫外線ランプは通風方向に沿って設けてあり、フィルタは紫外線ランプの挿通孔が紫外線ランプ径よりも大きくしてあり、フィルタの挿通孔を気体が流れて導出口から筺体外が導出されることを特徴とする請求項3に記載の空気清浄装置。
【請求項5】
紫外線ランプは、殺菌線の波長帯と、オゾンを発生させる波長帯とを有することを特徴とする請求項1に記載の空気清浄装置。
【請求項1】
導入口から導入された気体を導出口から導出する筺体と、筺体内に配置された紫外線ランプと、円柱状を成して中心軸線を含む中央部に紫外線ランプの挿通孔を有するフィルタとを備え、フィルタは基材に酸化チタンを担持してあると共に基材が多孔質材でできていることを特徴とする空気清浄装置。
【請求項2】
フィルタの基材は発泡体でできていることを特徴とする請求項1に記載の空気清浄装置。
【請求項3】
紫外線ランプは直管であり、フィルタは紫外線ランプの長手方向に沿って隣り合わせに複数個を重ねて配置してあることを特徴とする請求項1に記載の空気清浄装置。
【請求項4】
紫外線ランプは通風方向に沿って設けてあり、フィルタは紫外線ランプの挿通孔が紫外線ランプ径よりも大きくしてあり、フィルタの挿通孔を気体が流れて導出口から筺体外が導出されることを特徴とする請求項3に記載の空気清浄装置。
【請求項5】
紫外線ランプは、殺菌線の波長帯と、オゾンを発生させる波長帯とを有することを特徴とする請求項1に記載の空気清浄装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2009−90040(P2009−90040A)
【公開日】平成21年4月30日(2009.4.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−266115(P2007−266115)
【出願日】平成19年10月12日(2007.10.12)
【出願人】(503237161)株式会社アースプロテクト (2)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年4月30日(2009.4.30)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年10月12日(2007.10.12)
【出願人】(503237161)株式会社アースプロテクト (2)
【Fターム(参考)】
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