(57)【要約】【課題】  圧力損失を抑制し効率的に脱臭殺菌を行うことができる、コンパクトな脱臭殺菌装置を提供する。【解決手段】  回転軸を中心として放射状に取り付けられたアームを有する回転駆動可能なファンを備え、アーム表面に第一電極が形成され、回転軸を円中心とするファンの回転軌道と同心円上にアーム先端部と離間させて第二電極が配置され、第一電極と第二電極との少なくともいずれか一方の表面に誘電体層が形成される脱臭殺菌装置である。上記の脱臭殺菌装置は、アームを有する回転駆動可能なファンの、アーム表面の空気流入面側に脱臭部が形成され、アーム表面の脱臭部形成領域と異なる領域に第一電極が形成されることが好ましい。上記の脱臭部は、光触媒を含有する脱臭部が好ましく、空気流入側のアーム表面に光源を備えることが好ましい。また上記の脱臭部は、多孔質体を含有することも好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心として放射状に取り付けられたアームを有する回転駆動可能なファンを備え、アーム表面に第一電極が形成され、回転軸を円中心とするファンの回転軌道と同心円上にアーム先端部と離間させて第二電極が配置され、第一電極と第二電極との少なくともいずれか一方の表面に誘電体層が形成される脱臭殺菌装置。
【請求項２】
前記アームを有する回転駆動可能なファンの、アーム表面の空気流入面側に脱臭部が形成され、アーム表面の脱臭部形成領域と異なる領域に第一電極が形成される請求項１に記載の脱臭殺菌装置。
【請求項３】
光触媒を含有する脱臭部を備える請求項２に記載の脱臭殺菌装置。
【請求項４】
空気流入側のアーム表面に光源を備える請求項３に記載の脱臭殺菌装置。
【請求項５】
多孔質体を含有する脱臭部を備える請求項２に記載の脱臭殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱臭殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、脱臭技術として、臭気成分となる有機物を光触媒と接触させて分解することが知られている。また殺菌技術として、浮遊菌をプラズマ生成領域におくことにより分解することが知られている。臭気成分や浮遊菌を光触媒やプラズマ生成領域に接触させる場合、ファンを回転させることにより作り出される空気流を利用することが一般的である。
【０００３】
そのような装置の従来例として、特許文献１には、送風機により空気を流動させ、空気の流動方向の上流側から下流側に向かって、ブラックライトおよび二酸化チタンを塗布した竹繊維フィルタとを交互に配置し、さらに下流にプラズマ放電管を配置する構造が開示される。
【０００４】
特許文献２−４には、メイン空気流を形成する送風部と、上流側から下流側に向かってプラズマイオン化部と、光触媒フィルタと、プラズマ触媒フィルタとが配置され、メイン空気流を通過させる第１通過部と、第１通過部を通過後の流体を下流側から上流側へバイパス空気流を通過させる第２通過部とを有する空気清浄機が開示される。
【０００５】
特許文献５には、高電圧印加により放電を行う放電極と対極とを有する放電部を備えるとともに、放電部における放電によって生じるオゾン、熱、紫外線のうちの少なくとも一つを利用してガス成分の吸着分解を行う機能材料を備えていることを特徴とする消臭装置が開示される。上記の消臭装置は、放電部でガス成分が分解され、未分化のガス成分をさらに機能材料表面に吸着させることにより消臭作用を得る。
【０００６】
従来の脱臭殺菌装置は、送風部を用いて空気を流動させ、該空気流の上流側から下流側に向かって、脱臭部と殺菌部と送風部とが各々独立して直列的に配置される。そのような直列的な装置構成においては、装置が大型化し、また圧力損失が大きくなる。そのため送風部のエネルギーの利用効率が良好でない。また、光触媒を用いる脱臭部が上流側に配置される場合、空気流の上流側では空気の流速が遅いため脱臭部に空気を効率的に接触させることができない。また空気の下流側では、上流の脱臭部が空気流の流路の抵抗となり、空気を殺菌部に効率的に接触させることができない。すなわち従来の脱臭殺菌装置においては、脱臭効果と殺菌効果とが共に十分でない。
【０００７】
特許文献６に開示される空気清浄機は、針状電極と平板電極の間の浄化処理空間に存在する空気を絶縁破壊させ、プラズマを発生させる。また針状電極に光触媒エレメントを取り付けることにより、プラズマ励起により生ずる紫外線を利用して光触媒作用を得ることができる。しかし上記の空気清浄機は、自然対流による空気の流れを利用して大気圧プラズマを発生させるため、不可避的にオゾンが発生する。上記の空気清浄機における空気流の形成や消臭作用は、大気圧プラズマにより生成されたオゾンの寄与によるところが大きく、光触媒の貢献は少ないと推察される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2007-325706号公報
【特許文献２】特開2008-12060号公報
【特許文献３】特開2008-167901号公報
【特許文献４】特開2009-285654号公報
【特許文献５】特開平8-266854号公報
【特許文献６】特開2012-139452号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし近年の衛生観念の向上により、さらに高性能の消臭殺菌装置が求められている。特に自動車用途、冷蔵庫等一般家庭用途の小型の消臭殺菌装置の需要が高まっている。
本発明の課題は、高性能で小型の消臭殺菌装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、回転軸を中心として放射状に取り付けられたアームを有する回転駆動可能なファンを備え、アーム表面に第一電極が形成され、回転軸を円中心とするファンの回転軌道と同心円上にアーム先端部と離間させて第二電極が配置され、第一電極と第二電極との少なくともいずれか一方の表面に誘電体層が形成される脱臭殺菌装置である。上記の脱臭殺菌装置は、アームを有する回転駆動可能なファンの、アーム表面の空気流入面側に脱臭部が形成され、アーム表面の脱臭部形成領域と異なる領域に第一電極が形成されることが好ましい。脱臭部には、光触媒や多孔質体を含有させることが好ましく、光触媒を用いる場合、脱臭部近傍に光源を備えることも好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成を有する本発明においては、ファンを回転させることにより、ファンの回転軌道と同心円となる環状領域でプラズマが生成される。本発明が該生成領域で生成されたプラズマにより殺菌作用を得ることができる。また該ファンには光触媒等の脱臭部も形成させることが好ましい。本発明は、ファンに殺菌部と脱臭部とを一体化させたコンパクトな脱臭殺菌装置を包含する。
【００１２】
本発明においては、ファンを回転させると、空気がファンの回転面に向かって流動する。ファンに流入した空気は、ファンで撹拌されながらプラズマ生成領域に万遍なく接触する。そのためプラズマの作用により空気中の有機物分解や浮遊菌の死滅が進み、脱臭と殺菌とが同時に行われる。また、ファンに殺菌部と脱臭部とを一体化させる場合には、ファンに流入した空気を、ファンで撹拌されながらプラズマ生成領域と脱臭部とに万遍なく接触させることができる。上記の一体化構造により、装置のコンパクト性を維持したまま、さらに脱臭効果を向上させることができる。
【００１３】
本発明は、脱臭部と殺菌部とがファンの回転面に沿って並列的に設けられるため、圧力損失が少なく、エネルギー効率が良好である。また、脱臭部と殺菌部とが互いに流路の抵抗とならないため、いずれの機能部にも効率的に空気を接触させることができる。
【００１４】
本発明は、脱臭部がファンと一体化しているため、空気の流速が早い状態で脱臭部を接触させることができる。そのため、良好な脱臭作用を得られる。本発明は環状のプラズマ生成領域を得ることにより、従来技術と比較して広い領域でプラズマを生成させることができる。したがって、本発明は殺菌効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の脱臭殺菌装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の脱臭殺菌装置の一例を示す側断面概略図である。
【図３】本発明の脱臭殺菌装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の構成を、図１、図２に図示する第一実施形態に基づいて説明する。図１（ａ）は、本発明の脱臭殺菌装置の空気排出面を示す概略図である。図１（ｂ）は、本発明の脱臭殺菌装置の一例を示す上断面片側概略図である。本発明の上断面は、回転軸を中心として対照的な構成である。したがって、図１（ｂ）では図示しない回転軸に対し反対側の上断面も同様の構成である。図２は、本発明の脱臭殺菌装置の一例を示す側断面概略図である。
【００１７】
図１、図２において、１０は脱臭殺菌装置、１１は回転軸、１２は筐体、２０はファン、２１はアームである。ファン２０を回転駆動させることにより、空気を流動させる。各図において矢印は空気の流動方向を表す。空気は脱臭殺菌装置１０の空気流入面１３から流入し、空気排出面１４から排出される。図１（ｂ）に示されるように空気流入面１３側のアーム表面には、脱臭部２４、光源２５が設けられ、アーム表面の脱臭部形成領域と異なる領域には、第一電極２２、第一誘電体層２３が形成される。筐体１２の内壁には、第二電極３２と第二誘電体層３３とが形成される。
ファン２０の回転に伴って第一電極２２が移動することにより、環状のプラズマ生成領域４０全域でプラズマが生成される。空気流入面１３から流入した空気は装置内部で撹拌されながら脱臭殺菌された後、空気排出面１４から装置外へ流出する。
【００１８】
［ファン］
本発明の消臭殺菌装置１０は、回転軸１２を中心として放射状に取り付けられた複数のアーム２１を有するファン２０を備える。アーム表面の空気流入面側１３には脱臭部２４が形成され、該脱臭部形成領域と異なる領域には第一電極２２が形成される。第一電極２２は誘電体層で被覆されうる。アーム材としては、後に説明する電極材と脱臭成分とを成膜可能な材料が用いられる。具体的には、プラスチック、セラミックス、或いはアルミニウムなどの金属系が挙げられ、セラミックスを用いることが好ましい。
【００１９】
［脱臭部］
ファン回転面の空気流入側のアーム表面には脱臭部を形成させることが好ましい。脱臭部には、空気中の臭気成分を分解あるいは吸着可能な材料が含有される。空気中の臭気成分を、そのような材料と接触させることにより、脱臭作用を得られる。本発明は、脱臭部がアームと一体化しているため、脱臭部接触時の空気の流速が早い。また、ファンの回転により装置内で空気が撹拌される。したがって多量の空気を短時間で万遍なく脱臭部と接触させ、良好な脱臭作用を得ることができる。
【００２０】
臭気成分を分解あるいは吸着可能な材料として、光触媒や多孔質体が好ましく含有される。光触媒材料としては、二酸化チタン、チタン酸バリウム、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、硫化カドミウム、酸化タングステンを用いることが好ましく、より好ましくは、二酸化チタン、酸化タングステンが用いられる。
【００２１】
上記の光触媒材料に紫外光や可視光を照射することにより、正孔と電子とが生成され、正孔と水とが反応することによりヒドロキシラジカルが生成される。該ヒドロキシラジカルの作用によりアセトアルデヒド、アンモニア、硫化水素、メチルメルカプタン、トリメチルアミン等の臭気成分を分解させることができる。
【００２２】
光触媒材料を用いる場合、助触媒として、ＰｔやＣｕ、Ｆｅ等を脱臭部に含有させることも好ましい。助触媒に電子が捕集されることにより、光触媒材料で生成される正孔と電子との再結合が抑制され、ヒドロキシラジカルの生成量の低下を抑制することができる。その結果、光触媒活性を向上させることができる。本発明は、従来技術と比較して脱臭作用を３０〜５０％程度向上させることができる。
【００２３】
光触媒材料を励起させるための光源として、ブラックライト、ＬＥＤ等をアーム表面の光触媒形成領域近傍に設けることが好ましい。酸化チタン等の紫外線応答型光触媒材料を用いる場合には、ＵＶ ＬＥＤ等を設けることが好ましい。酸化タングステン等の可視光応答型光触媒材料を用いる場合には、蛍光灯照明、可視光型ＬＥＤ等を利用することができる。
【００２４】
各アーム表面に形成された光触媒材料に均質に光を照射させる観点から、光源は回転軸近傍に配置させることが好ましい。図１および図２は、光源２５を回転軸１１近傍に配置させた例である。アーム表面に形成される脱臭部２４は、光源２５の周囲に放射状に配置される。なお光触媒材料は、後に説明する第一電極と第二電極との間で生成されるプラズマによっても励起しうる。
【００２５】
脱臭部に多孔質体を用いる場合、その孔部に臭気成分を吸着させることにより脱臭作用を得ることができる。本発明に用いられる多孔質体としては、シリカゲル、多孔質セラミック、ゼオライト、活性炭、またはメソポーラスシリカ等が好ましく、ポーラスシリカがより好ましい。
上記の光触媒や多孔質体等の脱臭部含有成分は、単独で使用してもよく、アームごとに異なる材料を使用してもよい。また本発明の脱臭部には、本発明の作用効果を阻害しない限り、増粘剤、無機バインダー等他の成分を含有させることが許容される。
【００２６】
アーム表面上の脱臭部形成領域は、空気の流速が最も早い空気流入面に設けることが好ましい。形成面積は、空気との接触面を多く確保する観点からは広いほど好ましい。しかし本発明のアーム表面には、脱臭部の他に第一電極が形成される。第一電極と第二電極と間での適切なプラズマ生成と脱臭作用とを両立させるため、アームの空気流入面における第一電極と脱臭部との面積割合は、２０：８０程度が好ましい。脱臭部の表面積を増大させる観点から、脱臭部の表面に高低を設けることが好ましいが、平坦な表面でもよい。
【００２７】
脱臭部に光触媒を用いる場合、光触媒材料に良好に光を照射する観点から、アームの本数、取り付け角度等を適宜調整することが好ましい。好ましいアームの取り付け例としては、６ないし８本のアームを回転軸を中心とする放射状に等間隔で配置させ、各アームの脱臭部形成面を、回転軸と直交する面に対し45度傾斜させて取り付けた構造が挙げられる。
【００２８】
ファンの回転速度は、風速が１ｍ/s以上300ｍ/s以下となるように設定することが好ましい。これにより、脱臭部に空気を良好に接触させることができ、効果的な脱臭作用を得ることができる。さらに50ｍ/s以上200ｍ/s以下に設定することにより、圧力損失を一層低減することができる。上記の好ましい風速は、後に説明するプラズマ放電の安定化にも寄与する。
【００２９】
［殺菌機能部］
本発明は、ファン２０のアーム表面に形成される第一電極２２と、回転軸１１を円中心とするファン２０の回転軌道と同心円上にアーム先端部と離間させて配置される第二電極３２との間で生成されるプラズマにより、空気中の浮遊菌を死滅させることができる。また上記のプラズマは、臭気成分を分解する作用も有する。
【００３０】
ファン２０を回転駆動させると、アーム表面に形成された第一電極２２は、回転軸１１を円中心とする円上を移動する。第二電極３２は、第一電極２２の軌道と円中心が共通する同心円上に形成される。第一電極２２と第二電極３２とを印加してファン２０を回転駆動させることにより、本発明は、第一電極２２と第二電極３２との間の環状領域の全域でプラズマが生成される。環状の該プラズマ生成領域４０を空気が通過することにより、ラジカルや紫外線、放電電流によって、空気中の浮遊菌を死滅させることができる。
【００３１】
本発明は、第一電極２２をファン２０と一体化させて可動化したため、従来と比較してプラズマ生成領域を増大させることができる。また対電極となる第二電極３２を、ファン２０の回転領域の外周を取り囲むようにして配置させるため、コンパクトな装置構成である。
本発明はファン２０を回転させることにより、短時間で多量の空気を広いプラズマ生成領域に送り込むことができる。これにより、効率的に良好な殺菌効果と脱臭効果とを得ることができる。
【００３２】
印加に際しては、交流電圧または直流電圧のいずれかが適宜選択される。電圧波形は、サイン、スクエア、バイポーラパルスのいずれかが好ましい。好ましい電圧ピーク値は、100Ｖ以上5000Ｖ以下である。電圧波形としてバイポーラパルス形状を選択する場合、そのパルス幅が0.1μ秒以上300μ秒以下の範囲内が好ましい。
【００３３】
ファン２０の回転中に上記の条件で両電極を印加することにより、第一電極２２の軌道に沿って第二電極３２との間に順次絶縁破壊を生じ、その結果プラズマ生成領域４０の全域で放電が起こりプラズマが生成される。
【００３４】
本発明の第二電極３２は、ファン２０を格納する筐体１２の内壁に形成されることが好ましい。第二電極３２は、第一電極２２から0.05ｍｍ以上2.0ｍｍ以下離間させて設けることが好ましく、0.1ｍｍ以上1.0ｍｍ以下離間させて設けることがさらに好ましい。上記の離間距離が2.0ｍｍを超えると、安定したプラズマ放電を生じさせるために高エネルギーが必要となり、花火（スパーク）の発生により放電が不安定となりやすくなる。また該離間距離が0.1ｍｍより少ないと、電界強度が弱くなるため放電が不安定となりやすくなる。
【００３５】
第一電極２２、第二電極３２の膜厚は、0.15ｍｍ以上が好ましい。第一電極２２および第二電極３２との一方または双方の表面には誘電体層２３、３３が形成される。第一誘電体層２３、第二誘電体層３３の膜厚は、0.15ｍｍ以上1.0ｍｍ以下が好ましい。上記の膜厚で成膜することにより、適切に電荷がチャージされ放電電圧を低下させることができる。また、電極の摩耗を抑制することができる。
【００３６】
第一電極２２および第二電極３２の材料としては、大気圧グロー放電等に用いられる従来公知の金属電極を用いることができる。具体的には、銅、銀、金、白金、アルミニウム、ステンレス、チタンなどが例示される。第一誘電体層２３および第二誘電体層３３の材料としては、石英、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化シリコン、燐酸銀、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、シリコンカーバイド、酸化インジウム、酸化カドミニウム、酸化ビスマス、酸化亜鉛、酸化鉄、カーボンナノチューブなどが例示される。
【００３７】
本発明の第一電極２２は脱臭部２４を遮蔽しない限り、アーム表面のいずれの領域にも形成することができる。第一電極２２の形状は、第二電極３２との間で本発明の殺菌作用を発揮させるために十分なプラズマ生成量を得られる形状であれば、特に制限されない。
【００３８】
第一電極２２上に形成される第一誘電体層２３は、少なくともアーム先端部に設けられる。第一誘電体層２３の形状は、ファンの羽根として機能し、かつ良好なプラズマ生成に寄与する形状であれば特に制限されない。好ましい形状としては、長方錘形、紡錘形、扇形等を挙げることができる。広い領域でプラズマを生成させる観点からは、第一電極２２上に形成される第一誘電体層２３を、装置１０の空気排出面１４側において、アーム先端部から回転軸方向に向かって拡張することが好ましい。
【００３９】
本発明の第二実施形態を図３に図示する。図３は、図１と基本的な構造は同じであるが、第一誘電体層２３の形状が異なり、第一誘電体層２３を空気排出面側のアーム表面にも形成した本発明の脱臭殺菌装置の例を示す概略図である。図３に示されるように、第一誘電体層２３をアーム先端部から回転軸近傍まで形成することにより、ファン回転面のほぼ全域でプラズマ生成領域４０を形成することができる。
プラズマ生成領域を拡張する他の調節要素としては、ファンの断面積、すなわちファン回転面の面積や、ファンの厚み、すなわち空気流入面から空気流出面までの距離などが挙げられる。
【００４０】
本発明は、ファンに脱臭部と第一電極とが一体化され、かつファンの外周を取り囲むように第二電極が配置される。すなわちファン回転面に沿って脱臭部とプラズマ生成領域とが並列的に配置される。したがって、ファンの回転により装置内に流入する空気は、脱臭部とプラズマ生成領域とに接触するまでに圧力損失がほとんどない。そのためファンの送風能力を高効率で利用し、多量の空気を脱臭部とプラズマ生成領域とに接触させることができる。
【００４１】
またファンの回転により空気が撹拌されるため、脱臭部とプラズマ生成領域とのいずれにも空気を万遍なく接触させることができる。すなわち本発明は、ファンを回転させるだけで瞬時に脱臭効果と殺菌作用とを得ることができる。本発明は、プラズマ生成領域のみでも殺菌効果と脱臭効果とを得られるが、脱臭部を設けることで、更に脱臭効果を向上させることができる。また本発明は、印加しない状態でファンを回転させうる。したがってユーザーが脱臭効果のみを得たい場合には、印加用の電源を切り替えてプラズマ生成を停止させることも可能である。
【００４２】
従来の脱臭フィルタやプラズマ装置を直列的に固定化させた装置では、消臭フィルタ等が空気流の抵抗となり、所望の機構に空気を接触させることが困難である。本発明は、上記の並列的構成により空気流の上流に流路抵抗となる構成が存在しない。これにより空気流の流速や流路の設計が簡便で、装置の小型化、製造コストの低減を実現できる。
【実施例】
【００４３】
本発明を実施例を用いて説明する。なお本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
［実施例］
内径55ｍｍの円筒形の筐体の内壁に、スクリーン印刷により、第二電極として銀を膜厚0.2ｍｍで成膜した。さらに第二誘電体層として、チタン酸バリウムをスクリーン印刷により、膜厚0.5ｍｍで成膜した。
【００４４】
長さ15ｍｍのポリカーボネート製のアーム８本に、それぞれアームの一の端部から10ｍｍ離れた領域に酸化チタンとPtとを含有する光触媒を、混練プロセスにより、15ｍｍ×30ｍｍ、膜厚0.5ｍｍで成膜した。アームの他の領域には第一電極として、銀をスクリーン印刷により、膜厚0.2ｍｍで成膜した。第一電極表面に、長方錘形の第一誘電体層を膜厚0.5ｍｍで形成した。
作製したアーム８本を45度で回転軸に放射状に軸支させてファンを作成した。作成したファンの中心部にブラックライトを取り付けて、筐体内に格納し、実施例の脱臭殺菌装置とした。
【００４５】
上記の実施例の消臭滅菌装置に、3.0kV、20kHzで印加し、ファンを風速2.0ｍ/sで回転させ、脱臭効果と殺菌効果を評価した。
【００４６】
大腸菌を殺菌対象として、本発明の殺菌効果を評価した。室温にて100Lの容器内で大腸菌を塗布した培地に対し、上記実施例のデバイスを6時間動作させて活性種を放出し、その後培地上の菌を培養し、形成されたコロニーの数をカウントした。その結果、99%以上の殺菌率を確認した。尚、アセトアルデヒドを脱臭対象ガスとして用い、100Lの容器内にアセトアルデヒドの対象ガスを注入し、上記実施例のデバイスを動作させて2時間で99%以上の脱臭率を確認した。
【符号の説明】
【００４７】
１０  脱臭殺菌装置
１１  回転軸
１２  筐体
１３  空気流入面
１４  空気排出面
２０  ファン
２１  アーム
２２  第一電極
２３  第一誘電体層
２４  脱臭部
２５  光源
３２  第二電極
３３  第二誘電体層
４０  プラズマ生成領域
【図１】
2015047173.tif 000003
【図２】
2015047173.tif 000004
【図３】
2015047173.tif 000005