(57)【要約】【課題】  通気性の確保と接触面積の拡大とを図り、発熱にも対応可能なフィルタを提供し、このフィルタを用いて高い空気清浄能力を有する空気清浄機を提供し、併せてこの空気清浄機を用いた清浄方法を提供することを課題とする【解決手段】    金属線材がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に形成され、隣接する巻回単位が相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有するフィンを備えたフィルタである。また、上記フィルタを備えたことを特徴とする空気清浄機及びこの空気清浄機を用いた空気清浄方法である。【選択図】  図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に光触媒が担持された金属線材がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平面に形成され、隣接する巻回単位が相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有するフィンを備えたフィルタ。
【請求項２】
フィンが右巻きコイル状の右巻線単位と左巻きコイル状の左巻線単位とから組み合わされ、右巻線単位と左巻線単位が相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有することを特徴とする請求項1記載のフィルタ。
【請求項３】
上記フィンが扁平面に沿って渦巻き状に巻設されることを特徴とする請求項１または2記載のフィルタ。
【請求項４】
上記フィンが扁平面に沿って螺旋状に巻設されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のフィルタ。
【請求項５】
上記フィンの表面に担持された光触媒が、珪藻土または二酸化珪素を主成分とする結合剤により担持されてなることを特徴とする請求項1〜４のいずれか記載のフィルタ。
【請求項６】
上記フィンの表面に蓄光体が担持されたことを特徴とする請求項１〜5のいずれか記載のフィルタ。
【請求項７】
上記フィンの近傍に蓄光体が配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載のフィルタ。
【請求項８】
上記フィンがアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか記載のフィルタ。
【請求項９】
上記フィンが陽極酸化層を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金であって、上記陽極酸化層の表面または層内に光触媒が担持されてなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか記載のフィルタ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか記載の上記フィルタを備えたことを特徴とする空気清浄機。
【請求項１１】
上記光触媒を活性化するための光源を備えたことを特徴とする請求項１０記載の空気清浄機。
【請求項１２】
上記光源が蓄光体を備えることを特徴とする請求項１１記載の空気清浄機。
【請求項１３】
上記光源からの光の反射部材を備えたことを特徴とする請求項１１または１２記載の空気清浄機。
【請求項１４】
上記フィンの扁平面に沿って空気が送風されることを特徴とする請求項１０〜１３記載の空気清浄機。
【請求項１５】
上記フィンの扁平面に交差して空気が送風されることを特徴とする請求項１０〜1３記載の空気清浄機。
【請求項１６】
上記蓄光体が２５０nm〜４５０nm、好ましくは４４０nmの波長光を発することを特徴とする請求項１２または１３記載の空気清浄機。
【請求項１７】
請求項１０〜１６のいずれか記載の空気清浄機を用いることを特徴とする空気清浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒を担持したフィルタ及びこのフィルタを用いた空気洗浄機、並びにこの空気清浄機を用いた空気清浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気清浄機として、人口植物の下部空間に空気を清浄化するための光触媒とこれに紫外線を照射する紫外線光源とからなる浄化手段を設けたものが開示されている。具体的には、酸化チタン等の光触媒が塗布されたフィルタに並列して紫外線光源が設けられてなるものである。そして、フィルタとしては、ハニカム状の集塵フィルタに光触媒層を設けたもので、半球状または波状に形成されたものが開示されている（特許文献１）。
【０００３】
また、空気清浄機として、光触媒と反応する未処置空気の流路長さの増加を目的として、表面に光触媒を有するスパイラル状の案内板をケース内に設け、未処理空気がそのケースの内側を案内板に沿って光源の周囲を旋回するように移動させているものが開示されている（特許文献２）。
【０００４】
さらに、車両用脱臭装置として、紫外線ランプの近傍に蓄光材を配置して光触媒を励起させるものが開示されている。この車両脱臭装置では、紫外線ランプが消灯したときには、予め紫外線ランプの点灯時に光エネルギーを蓄えている蓄光材の発する光によって、臭気物質の分解が継続される。フィルタとしては、光触媒と脱臭剤とを付着させており、プリーツ状に成形された通気性を有するものと、通気性を有しない波シートと平板シートとを組合せたものとが開示されている（特許文献３）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−６５８２２号公報
【特許文献２】特開２００６−１４２２７０号公報
【特許文献３】特開２０００−３７４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、光触媒がハニカム状の集塵フィルタに設けられているので、空気との接触面積を大きくすることができず、接触効率が十分とはいえないものである。また、光源から照射される光はハニカム状の集塵フィルタの内側まで届くように照射することができないものであって、光触媒機能の活性化に必ずしも十分に結びつかないものである。よって、光触媒機能を十分に発揮できない欠点がある。
【０００７】
特許文献２では、スパイラル状の案内板でケース内を仕切っているに止まり、フィルタが設けられていないものである。特に、処理される気体の経路が長いため、気体の処理に時間がかかるという欠点がある。
【０００８】
また、特許文献３では、プリーツ状に成形された通気性を有するフィルタの場合には、接触面積を大きくできるものの、通気抵抗が高いという難点が残っている。また、通気性を有しない波シートと平板シートの組の場合には、通気性が確保されるものの、波シート空間内に接触面積が制限されるという難点が残っている。いずれにしても、前者の場合には、紫外線ランプの光がプリーツ状のフィルタの一面に届くのみであって、他面は裏面となって影となるので、光触媒の活性化が不十分である。後者の場合には、波シートの内側まで紫外線ランプの光が全く届かないので、光触媒の活性化が不十分である。
【０００９】
さらに、特許文献１または3のフィルタを組合せたとしても、フィルタとして従来から用いられている繊維や不織布などを利用して通風させているに過ぎないので、通気抵抗が高くならざるを得ず、フィルタとしての通風量に制約を受けているものであった。また、この種の繊維や不織布のフィルタは、通気抵抗が大きいうえに、熱伝導率が低く、熱放射率も低いために、温度上昇を抑えることが難しく、光触媒などの担体としては好ましいものではないことが判明した。
【００１０】
次に、特許文献１または３の空気清浄機に使用される繊維や不織布等からなるフィルタは樹脂製であるため、上記フィルタを空気清浄機に使用すると、光触媒を励起する光により樹脂製フィルタが酸化し、劣化してしまうという欠点がある。
【００１１】
そこで、本発明は上述のような課題を解決するため、通気性の確保と接触面積の拡大とを図り、発熱にも対応可能なフィルタを提供し、このフィルタを用いて高い空気清浄能力を有する空気清浄機を提供し、併せてこの空気清浄機を用いた清浄方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意検討を進めてきたが、光触媒が担持されたコイルと上記光触媒を活性化する蓄光体から形成される光源を備える空気清浄機がエネルギー効率に優れることを発見し、本発明に至った。
【００１３】
すなわち本発明の請求項１記載のフィルタは、表面に光触媒が担持された金属線材がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平面に形成され、隣接する巻回単位が相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有するフィンを備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、巻線単位の空隙部からの通気性が確保されると同時に、巻線単位の位置ずれにより接触面積が拡大され、光触媒との大きな接触が得られる。また、フィンは巻回単位からの自由度により扁平面に沿って組み付け加工などの処理が行なわれる。さらに、金属線材が使用されているので、通風に伴う熱がフィン全体に拡散し、フィン表面からも放熱される。
【００１５】
また、請求項２記載のフィルタは、フィンが右巻きコイル状の右巻線単位と左巻きコイル状の左巻線単位とから組み合わされ、右巻線単位と左巻線単位が相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有することを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、右巻きと左巻きの巻回単位の巻回自由端から相互に絡み合わせられ、巻回連結端を両側にして一体化した扁平面からなる２重フィンが形成される。２重フィンは、右巻きと左巻きの巻線単位が線径分だけ位置ずれして空隙部を有しており、フィルタ中の金属線材の密度が高くなり、形態の安定性が付与される。
【００１７】
請求項３記載のフィルタは、上記フィンが扁平面に沿って渦巻き状に巻設されることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、扁平面に沿って巻回単位が位置ずれしているので、位置ずれ部分からの曲げに伴って扁平面に沿って渦巻き状に巻設される。渦巻きに際しては、扁平面間に渦巻き間隙を介在するか、あるいは渦巻き間隙を少なくするように接近して巻設することも可能となる。渦巻きの上面は同一平面に構成され、密装されて接触面積が拡大する。
【００１９】
また、請求項４記載のフィルタは、上記フィンが扁平面に沿って螺旋状に巻設されることを特徴とする。
【００２０】
上記構成によれば、請求項3と同様に扁平面に沿って巻設されるが、扁平面を上下に変位することで上下方向への螺旋状に構成される。螺旋状のフィルタにより体積効率良く、配置される。
【００２１】
また、請求項５記載のフィルタは、上記フィンの表面に担持された光触媒が、珪藻土または二酸化珪素を主成分とする結合剤により担持されてなることを特徴とする。
【００２２】
上記構成によれば、結合剤として最適なものが選択される。
【００２３】
また、請求項６記載のフィルタは、上記フィンの表面に蓄光体が担持されたことを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、蓄光材が接触部の位置ずれにより接触面積を大きくし、空隙部により通気性と透過性とが確保されて担持される。
【００２５】
請求項７記載のフィルタは、上記フィンの近傍に蓄光体が配置されることを特徴とする。
【００２６】
上記構成によれば、蓄光体からの発光がフィンの光触媒に対して作用し、巻回単位の空隙部を介して内部側まで発光が透過する。
【００２７】
請求項８記載のフィルタは、上記フィンの材質がアルミニウム、またはアルミニウム合金からなることを特徴とする。
【００２８】
上記構成によれば、通風に伴う熱がフィン全体に伝導され、フィン表面から放熱される。
【００２９】
請求項９記載のフィルタは、上記フィンが陽極酸化層を有するアルミニウム、またはアルミニウム合金であり、上記陽極酸化層の表面または層内に光触媒が担持されてなることを特徴とする。
【００３０】
上記構成によれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金の陽極酸化層を介してフィンに高い密着力で光触媒が担持される。
【００３１】
請求項１０記載の空気清浄機は、請求項１〜９のいずれか記載の上記フィルタを備えたことを特徴とする。
【００３２】
上記構成によれば、光触媒を担持したフィルタの接触面積が拡大されつつ通気性が確保され、巻回単位からの曲げ加工性を用いて装着されたた空気清浄機となる。
【００３３】
請求項１１記載の空気清浄機は、上記光触媒を活性化するための光源を備えたことを特徴とする。
【００３４】
上記構成によれば、光源がフィルタの接触部により光触媒との接触が確保される一方で、空隙部を透過して内部にある接触部の光触媒への接触が図られる。
【００３５】
請求項１２記載の空気清浄機は、上記光源が蓄光体を備えることを特徴とする。
【００３６】
上記構成によれば、光源の停止後も蓄光体の発光によって空隙部を透過して内部にある接触部の光触媒への接触が図られる。
【００３７】
請求項１３記載の空気清浄機は、上記光源からの光の反射部材を備えたことを特徴とする。
【００３８】
上記構成によれば、反射部からの反射光が空隙部を透過して内部にある接触部の光触媒に作用する。
【００３９】
請求項１４記載の空気清浄機は、上記フィンの扁平面に沿って空気が送風されることを特徴とする。
【００４０】
上記構成によれば、フィンの扁平面に沿って送風通路が確保されるうえに、送風方向での巻回単位による接触面積が確保される。フィンが渦巻き状または螺旋状に巻設されている場合には、扁平面間の間隙による通風通路が確保され、送風方向での面域拡大による接触が可能となる。
【００４１】
請求項１５記載の空気清浄機は、上記フィンの扁平面に交差して空気が送風されることを特徴とする。
【００４２】
上記構成によれば、フィンの間隙部からの送風通路が確保されるうえに、送風方向での接触部による接触面積が確保される。
【００４３】
請求項１６記載の空気清浄機は、上記蓄光体が２５０nm〜４５０nm、好ましくは４４０nmの波長光を発することを特徴とする。
【００４４】
上記構成によれば、光触媒に対する最適な蓄光体の波長光が選択され、紫外線により接触部の光触媒が有効に励起される。
【００４５】
請求項１７記載の空気清浄方法は、請求項１０〜１６のいずれか記載の空気清浄機を用いることを特徴とする。
【００４６】
上記構成によれば、上述した空気清浄機を用いて効率的で温度上昇を抑えた空気清浄方法が得られる。
【発明の効果】
【００４７】
以上のとおり、請求項１に係るフィルタによれば、巻線単位のコイル状空隙部からの大きな通気性が確保され、通気抵抗を著しく抑えることができると同時に、巻線単位の位置ずれにより接触面積を拡大して光触媒との大きな接触を得ることができるうえに、巻回単位からの自由度により扁平面に沿って組み付け加工などを容易に行うことができ、さらには通風に伴う熱の拡散と放熱とを図ることができる。その結果、通気性の確保と光触媒の接触面積の拡大と加工性の向上と熱発生の抑制とを同時に実現できるフィルタを提供することができた。
【００４８】
本発明の請求項２に係るフィルタによれば、右巻きと左巻きの巻回単位の巻回自由端から相互に絡み合わせられ、巻回連結端を両側にして一体化した扁平面からなる２重フィンで光触媒を担持したフィルタを提供することができる。その結果、右巻きと左巻きの巻線単位が線径分だけ位置ずれして空隙部と透過性とが確保されていると同時に、フィルタ中の金属線材の密度を２倍高めることができ、フィルタとしての通気性・透過性を確保しつつ密度を高めて光触媒を効率的に励起させることができる。
【００４９】
本発明の請求項３に係るフィルタによれば、コイル状の位置ずれ部分から曲げ加工して扁平面に沿って渦巻き状に容易に加工することができ、加工性の優れたフィルタを提供することができた。その際に、扁平面間に渦巻き間隙を介在するか、あるいは渦巻き間隙を少なくするように接近して巻設することなども極めて容易に行える。また、渦巻きの上面は同一平面に形成することで接触面積を拡大することができる。
【００５０】
本発明の請求項４に係るフィルタによれば、請求項3と同様に扁平面に沿って容易に巻設することができるうえに、扁平面を上下に変位することで上下方向への螺旋状に形成することができ、螺旋状のフィルタにより所望外形の空気清浄機に体積効率良く配置することができる。
【００５１】
本発明の請求項５に係るフィルタによれば、光触媒は、高い密着力でフィンに担持することができる。さらに、上記密着力は、経時変化の少ないものとすることができる。
【００５２】
本発明の請求項６に係るフィルタによれば、金属線材の表面において蓄光材と光触媒との距離を接近させた状態としたうえで、大きな接触面積に対して有効に励起させることができ、空隙部を利用して内部にある接触部に対しても発光により励起させることができ、光触媒機能を活性化することができる。
【００５３】
本発明の請求項７に係るフィルタによれば、蓄光体からの発光がフィンの光触媒に対して接近して作用させることができ、特に巻回単位の空隙部を介して内部側まで蓄光体の発光を透過させて光触媒を広範囲で励起させることができる。
【００５４】
本発明の請求項８に係るフィルタによれば、通風に伴う熱がフィン全体に伝導され、フィン表面から放熱させることができ、通風時の温度のままで空気浄化を可能にできる。
【００５５】
本発明の請求項９記載のフィルタによれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金の陽極酸化層を介してフィン表面に高い密着力で光触媒を担持させることができる。
【００５６】
また、本発明の請求項１０に係る空気清浄機によれば、光触媒を担持したフィルタの接触面積が拡大されつつ通気性が確保され、併せて透過性に優れて巻回単位からの曲げ加工性を有するフィルタを活用して製造することができる。
【００５７】
本発明の請求項１１に係る空気清浄機によれば、光源がフィルタの接触部により光触媒との接触が確保される一方で、空隙部を透過して内部にある接触部の光触媒への励起を拡大することができ、光触媒機能を内部まで効率的にできる。
【００５８】
本発明の請求項１２に係る空気清浄機によれば、光源の停止後も蓄光体の発光によって空隙部を透過して内部にある接触部の光触媒への接触を図ることができ、エネルギー効率の高い空気清浄を実現することができる。
【００５９】
本発明の請求項１３に係る空気清浄機によれば、反射部材から各種角度に向けた反射光がおこるので、空隙部を各種角度から透過して内部にある接触部の光触媒に効率的に作用させることができる。
【００６０】
本発明の請求項１４に係る空気清浄機によれば、フィンの表面積が大きいためにフィンの扁平面に沿って送風しても良好に空気清浄が行われる。よって、フィンへの送風時の空気抵抗が少ないため、送風ファンの負荷が小さく、エネルギー効率の高い空気清浄機が得られる。
【００６１】
本発明の請求項１５に係る空気清浄機によれば、多数の空隙部からの通風通路を確保できるうえに、送風方向での接触部による接触面積が十分に確保することができる。
【００６２】
本発明の請求項１６に係る空気清浄機によれば、光触媒に対する最適な蓄光体の波長光が選択され、接触部の光触媒を有効に励起することができる。
【００６３】
本発明の請求項１７に係る空気清浄方法によれば、上述した空気清浄機を用いて効率的で温度上昇を抑えた空気清浄方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るフィルタ及び空気清浄機の実施の形態について説明する。
【００６５】
まず、本発明のフィルタ及び空気清浄機の実施の形態（１）を説明する。
【００６６】
まず、本発明の空気清浄機１は、図1〜図４に示すようにフィルタ２を備え、上記フィルタ２は、表面に光触媒１４が担持された金属線材１６１，１６２がコイル状に巻回されて巻回単位１７０が形成されるとともに全体が扁平面１７３に形成され、隣接する巻回単位１６５，１６６が相互に位置ずれして空隙部１６３及び接触部１６４を有するフィン１６から構成される。
【００６７】
上記フィン１６は、図４に示すように、右巻きに巻回される金属線材１６１と左巻きに巻回される１６２を巻回自由端から相互に組み合わせられた２重フィンである。具体的には、図４に示すような金属線材１６１、１６２がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に連続形成され、各巻回単位１６５、１６６が相互に幅方向と長手方向に位置ずれして交差して、空隙部１６３と接触部１６４が形成されたものが挙げられる。特に、各巻回単位１６５、１６６が相互に位置ずれしているため多数の空隙部１６３及び接触部１６４が形成される。上記空隙部１６３は、巻回されるコイル内空間から構成され、コイル内空間には位置ずれした線径が内在している。
【００６８】
具体的には、隣接する巻回単位１６５、１６６が幅方向に長さ１７４、長手方向に長さ１７２の距離だけ位置ずれしている。幅方向の位置ずれの長さ１７４は、金属線材１６１、１６２の直径１６９に対して０.５〜２倍が好ましい。幅方向の位置ずれの長さ１７４が金属線材１６１、１６２の直径１６９に対して２倍以上の場合には、フィン１６の端部１６７、１６８における金属線材の密度が低くなることがある。また、幅方向の位置ずれの長さ１７４が金属線材１２、１３の直径１６９の０.５倍未満の場合には、金属線材の重なりが大きく圧延等の手段により扁平に形成する際の成形性が低くなることがある。また、長手方向の位置ずれの長さ１７２は、巻回単位１６５、１６６の長手方向の直径１７０に対して０．３〜０．７倍が好ましく、０．４〜０．６倍が特に好ましい。
【００６９】
また、コイルの幅方向の直径１７１としては、特に限定されることなく、要求される空気清浄機性能に応じて適宜設定することができる。一般には、径が大きくなると表面積が増加し、空気清浄機能が向上する。具体的には、５ｍｍ〜５ｃｍ程度が適当である。
【００７０】
次に、上記線材を巻回してなるフィン１６の材質としては、具体的には、アルミニウム、銅、銀、金等の金属材料、またはこれらとニッケル、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等との合金等を挙げることができる。特に、アルミニウム系の材料は、光の反射率及び熱の放射率が高く、低コストであるため好適に用いられる。また、フィン１６の金属線材の材質として、耐蝕性の金属を用いることもできる。空気清浄機の用途によっては、腐食しやすい環境で使用される場合があるため、そのような場合に適している。耐蝕性の金属の例としては、チタン、及びその合金、ステンレス等が挙げられる。そして、フィン１６を構成する金属線材には、必要に応じて、耐蝕性を高めるために表面処理を施すことができる。具体的には、ニッケルめっき、銅めっき、銀めっき等が挙げられる。
【００７１】
また、アルミニウムまたはその合金を素材とする場合には、表面に陽極酸化皮膜処理（アルマイト処理）を施すことが好ましい。これにより、耐蝕性を向上させることができる。陽極酸化被膜処理の方法は、既知の工程を採用することができ、具体的には、処理物を陽極として、シュウ酸や硫酸、リン酸等の液中で電解を行うことにより酸化皮膜を形成することができる。なお、陽極酸化皮膜処理には、いわゆる白色アルマイトと黒色アルマイトとがあるが、いずれも適用可能である。さらに、上記線材の材料として、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂を用いることができる。
【００７２】
次に、上記フィン１６は、具体的には以下のような製造方法により得られる。まず、左巻きに巻回されたコイル状の金属線材１６１と、右巻きに巻回されたコイル状の金属線材１６２とが巻回自由端１８５、１８６から相互に組み合わされ、２重フィンとなる。そして、ロールプレス等の手段により各金属線材１６１、１６２を扁平に形成することによって、フィン１６が得られる。左巻きコイルと右巻きコイルとが組み合わされているので、その組み合わせた状態でロースプレスすると乱れがなく良好に押し潰すことができる。そして、加圧により、金属線材１６１，１６２の帯形の中心部分が内側（重合わせの内部側）に折曲げられるとともに、金属線材１６１，１６２の重合わせの表側の部分が圧潰されて中心部分に扁平面１７３が形成される。また、外側に突出している金属線材１６１，１６２の中心部分が内側に折曲げられて厚さが削減され、端部１６７、１６８に金属線材が複雑に錯綜した凹凸構造が形成される。加圧の条件としては、隣接する巻回単位１６５、１６６が相互に適切に密着するように、ロールプレスの圧力、ロールプレスする角度等を適宜設定することが好ましい。
【００７３】
なお、各巻回単位１６５、１６６が相互に接触した接触部１６４は、半田付け、半田メッキ、接着剤、粘着剤等の接着手段や、振動溶接、フラッシュ溶接等の接合手段を用いて接触した線材同士が離れないように固定することで、各巻回単位１６５、１６６の相互の密着が確実に行われ、フィン１６全体の機械的安定性が向上する。
【００７４】
次に、光触媒１４は、表面積の大きい金属線材１６１，１６２の表面に担持される。光触媒1４は、粉末であると表面積が大きくなり好ましく、さらに粉末の粒径は、凝集しない程度で小さいほうが好ましい。なお、担持とは、フィン１６の表面の全部または一部に光触媒１４を形成することをいう。
【００７５】
また、光触媒１４としては、酸化チタン、酸化亜鉛、カドミウム・サルファイドなど公知の光触媒を必要に応じて適宜選択して用いることができるが、酸化チタンが、無害であり、化学的に安定であり、かつ安価であって、最も好ましく用いられる。酸化チタンの場合、その結晶型はアナターゼとルチルのいずれも用いることができるが、アナターゼ型の方が光触媒能が高いのでより好ましい。必要に応じて光触媒の含有量を増減することにより、コイル３の光分解能力を調節することができる。
【００７６】
また、上記光触媒を分散した溶液中に、珪藻土、又は二酸化珪素を主成分とした結合材が用いられると、経時変化の少ない光触媒の塗布膜となる。特に、珪藻土は多孔質であり、多くの光触媒を担持でき、また、光触媒で分解される水分等が吸着される。
【００７７】
上記光触媒１４をフィン１６に担持する方法としては、光触媒を分散した溶液中などを用い、上記溶液中にフィン１６をディッピング、または上記溶液をコイルに塗布、あるいは吹き付けするなどがある。上記塗布時等の乾燥時には、膜厚が減少するため、光触媒の一部が上記塗布膜から露出する場合がある。
【００７８】
さらに、フィン１６が陽極酸化されている場合には、陽極酸化層表面または陽極酸化層内に光触媒が担持される。
【００７９】
また、フィン１６の表面には、図4に示すように、表面に蓄光体１５を形成することができ、上記蓄光体１５は粉体であることが好ましい。ここで、蓄光体とは、蓄光材料を主成分とするものをいう。
【００８０】
さらに、フィン１６は、図2、及び図3に示すように、近傍に蓄光体２０を備えることができる。このときの蓄光体２０は、蓄光材料を主成分とする隗状体が好ましい。
【００８１】
前記蓄光体１５または蓄光体２０の材料として、放射性物質を含まず、残光輝度が高く、残光時間が長くて耐候性、耐久性があり、従来の夜光塗料物質とは異なる、新規物質がいくつか開発され、販売されるに至っている。このようなものに、アルミン酸カルシウム或いはアルミン酸ストロンチウム、またはこれを主成分とする、根本特殊化学株式会社のＮ夜光（商品名）がある。このものは、高純度のアルミナを主原料とし、これに炭酸カルシウムまたは炭酸ストロンチウムと、ユーロピウム、ネオジウム、ディスプロシウムなどの数種類の希土類元素を賦活剤として混合し、還元性雰囲気の１３００度以上の高温で３時間程度焼成後冷却し、更にこれを粉砕して、ふるい分けすることにより製造される。
【００８２】
上記蓄光体１５、２０の光の波長は、２５０ｎｍ〜４５０ｎｍ、好ましくは４４０ｎｍであれば、紫外線による光触媒１１の活性化に適する。
【００８３】
上記により得られた蓄光体１５をフィン１６に担持する方法は、上記光触媒１４の場合と同様である。また、上記蓄光体１５は、上記光触媒１４と同時に担持することができる。上記フィン１６の表面に蓄光体１５が担持される場合には、蓄光体２０の一部または全部を減設することができる。
【００８４】
上記蓄光体２０としては、上記により得られた蓄光体１５をメッシュ袋に充填して使用することができる。また、上記蓄光体１５をプレス成形、あるいは上記成形後の焼結、または上記粉末を樹脂などを結合材として成形することにより、蓄光体２０を得ることができる。なお、上記プレス成形等をするための蓄光体としては、フィン１６の表面に担持される蓄光体１５と異なる粒径のものを用いることができる。
【００８５】
図6に示すように、空気清浄機１は、上記フィン１６が全5本以上で構成されており、フィン１６は大きな表面積を備えている。なお、上記フィン１６の数は、５本より多くても、５本より少なくてもよい。
【００８６】
また、帯状のフィン１6は、曲げ加工され、図5に示すように、フィン１６の空隙部１６３が対向するように渦巻状に保形されている。
【００８７】
上記フィン１６は、隣接する周回単位１９０、１９１との間に空隙が形成されている。具体的には、フィン１６を長手方向に渦巻き状に巻回された場合には、フィン１６が隣接する一巻き一巻きの巻回単位１６５、１６６が相互に交差し、コイル状に巻回された金属線材１６１、１６２とが扁平に形成されているので、フィン１６の中心部位１８０、１８１、１８２，１８３は、渦巻きに巻回された形状に応じて反り上がった状態となる。さらに、各フィン１６が渦巻き状に巻回された際に、フィン１６の中心部位１８０、１８１、及び１８２，１８３とは渦巻きの中心方向及び放射方向に反り上がった状態となっている。そして、通気可能な隙間である放熱促進部１９２が各周回単位１９０、１９１の間に形成される。これにより、フィン１６は、空気との接触面積が大きくなり、空気の通気孔として機能する。
【００８８】
次に、上記フィン１６を用いた空気清浄機１について、説明する。
【００８９】
図１は、本発明の空気清浄機の構成を示す斜視図である。図１及び図６に示すように本発明の空気清浄機１は、空気を浄化処理するための空気清浄ユニット１０と、空気清浄ユニット１０に空気を導入するためのファン等の導入部３０とから概略構成される。そして、空気清浄ユニット１０は、上部が開口された基台４０上に載置されており、導入部３０は基台４０の内部に設けられている。
【００９０】
空気清浄ユニット１０は、吸気口１１１と排気口１１２とを備えたケース１１と、浄化部１２とから構成される。上記浄化部１２は、ケース１１の内部に設けられ、光触媒１４を有するフィン１６と、光源１３と、蓄光体２０とを備える。
【００９１】
また、浄化部１２は、積層された渦巻き型の複数のフィン１６と、複数のフィン１６をそれぞれ保持するためのフィン保持部材１７、１８と、フィン保持部材１７、１８を支える芯材としても機能する光源１３とから構成されている。そして、フィン保持部材１７、１８はそれぞれケース１１の内周面に形成された浄化手段保持部１１３、１１４に嵌合され、浄化部１２とケース１１とが一体化されている。なお、フィン保持部材１７、１８は、空気を吸気、排出することができるように、メッシュ状となっていることが好ましい。
【００９２】
また、フィン１６の扁平面１７３は光源１３に対向するように備えられ、フィン１６の空隙部１６３を光、又は空気が通過可能なように構成されている。ここで、扁平面１７３とは、上記金属線材１６１、１６２がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に形成されたときの扁平な面である。
【００９３】
次に、上記空気清浄機１は、複数のフィン１６の間隙に蓄光体２０を備えている。このとき、上記フィン１６の空隙と蓄光体２０の空隙とを、光及び空気が通過するように蓄光体２０を配置することが好ましい。また、蓄光体２０は、渦巻き型に形成されたフィン1１６の間隙に形成することも可能である。このとき、内周に備えられた光源１３の光が、最外周部のフィン１６、または最外周に位置する蓄光体２０まで届くように備えることが好ましい。
【００９４】
上記蓄光体２０は、１個でも複数個であっても良い。また、上記蓄光体２０は、隗状、粒状、棒状、筒状などのいずれの形態も可能である。そして、上記蓄光体２０とフィン１６の距離は、送風を遮らない程度で、小さいほうが好ましい。
【００９５】
また、短時間で空気清浄を行う場合等には、フィン１６の外周に蓄光体２０を形成することも可能である。このとき、蓄光体２０から外周に発する光も、ケース１１の光反射板２１により、光触媒１４に照射される。
【００９６】
次に、光源１３には、ブラックライト、発光ダイオードまたは紫外線照射ランプを備えることもできる。上記空気清浄機は、上記蓄光体１５、２０の換わりにブラックライト、発光ダイオードまたは紫外線照射ランプを用いて、光触媒１４を活性化することも可能である。上記光源１３の光で効率良く光触媒１４を活性化するため、光源１３とフィン１６または蓄光体１５、２０の距離は短いほうが好ましい。
【００９７】
上記光源１３は、光触媒１４を活性化、または蓄光体２０を励起する位置に設けられ、上記蓄光体２０は、光触媒１４を活性化する位置に設けられる。ここで、光源１３とは、光を発するものをいい、蓄光体１５、２０も光源に含まれる。
【００９８】
また、図２に示すように、光源１３がフィン１６または蓄光体２０の内周に備えられると、フィン１６または蓄光体２０の空隙を通じて、光源１３の光が効率良く他の部分のフィン１６または蓄光体２０に照射される。
【００９９】
また、短時間で光触媒１４を活性化させ空気を浄化処理する、または短時間で蓄光体１５、２０を励起する等の場合には、光源１３を蓄光体２０またはフィン１６の外周に形成することも可能である。このとき、光源から外周に発する光も、ケース１１の光反射板２１により、蓄光体１５、２０または光触媒１４に照射される。
【０１００】
さらに、内周側から、光源１３、蓄光体２０、フィン１６の順に同心円状に設けることもできる。また、上記光源１３、蓄光体２０またはフィン１６は、空気清浄機１の用途等に応じて、縦置きまたは横置き、斜め置きのいずれに形成することも可能である。
【０１０１】
ケース１１は、円筒形状からなり、吸気口１１１と排気口１１２とを備え、導入部３０により送り込まれた空気は吸気口１１１から排気口１１２へと送られる。そして、吸気口１１１と排気口１１２の内周縁にはそれぞれ、浄化部１２を保持するための浄化部保持部材１１３、１１４が形成されている。なお、ケース１１の内側面には光源１３の光を反射する光反射部材２１が設けられている。
【０１０２】
次に、上記ケース１１には、ケースの内周に光反射材料からなる上記光反射部材２１を設ける他、ケース１１全体が上記光反射材料または透光性材料であってもよく、ケース１１の一部が上記光反射材料または透光性材料であってもよい。また、上記ケース１１の一部を光反射材料で形成し、残りの全部または一部を透光性材料で形成してもよい。
【０１０３】
上記光反射材料としては、アルミニウム、チタン、マグネシウムなどの金属もしくは上記合金またはステンレスなどを用いることができる。また、上記光反射材料としてアルミニウムを蒸着したアクリルなどの樹脂等も使用することができる。上記透光性材料としては、アクリル樹脂、あるいはポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの樹脂又ガラス等を用いることができる。なお、上記等構成材料は、透明でなくても太陽光、蓄光体１５、２０または紫外線ランプまたはブラックライト５の光を透過する材料であれば良い。
【０１０４】
基台４０は、内部に空間を有する円柱形のものであり、側面及び上面にはそれぞれ吸気口４０１と排気口４０２とが開口されている。そして、排気口４０２の周縁には、空気清浄ユニット１０を構成するケース１１の吸気口１１１と嵌合するための突起部４０３が突設されている。また、排気口４０２の下部には空気を吸気口４０１から排気口４０２を通して空気清浄ユニット１０へと送り出すためのファン等の導入手段３０が設けられている。
【０１０５】
上記ファンには、シロッコファン、ターボファンなどの遠心ファン、プロペラファンなどの軸流ファン、クロスフローファンなどの横流ファン、循環ポンプなどを用いることができる。上記ファンは、浄化部１２に空気を流す位置に設置されていればよく、入気側にだけではなく、排気側に設けることも可能である。
【０１０６】
また、ケース１１には上記フィン１６、蓄光体２０、または光源１３を固定するための支持台を設けることができる。上記支持台は、フィン１６、蓄光体２０、光源１３、またはケース１１と別に形成することも、共に形成することも可能である。
【０１０７】
さらに、排気口４０２には、空気を空気清浄ユニット１０に導入する前に予備的に濾過するためのプレフィルター５０が、排気口４０２の内周縁に設けられた支持部４０４により支持される形で設けられている。
【０１０８】
次に、作用について説明する。
前記フィン１６は、それぞれ異なる向きに巻回されたコイル状の金属線材１６１、１６２が組み合わさっているため、金属線材１６１、１６２が密集して接触部１６４が密に形成され、熱伝導性が向上し、放熱性能も向上する。また、左巻き及び右巻きの金属線材１６１、１６２が絡み合うため、フィン１６の形態が安定し、コイルを連続的に圧延する際に強度等の関係でコイルが伸びてしまうことがない。
【０１０９】
次に、図２に示すように光触媒１４はフィン１６の表面に担持されており、照射光は方向２００から、内側のフィン１６を構成する線径を照射し、空隙部１６３を通過して、外側のフィン１６３の線径を照射し、順次奥側に空隙部１６３を通過して照射する。上記照射により、光触媒１４は活性化し、正孔と電子が生成される。上記正孔は、吸着水が酸化されたＯＨラジカル（・ＯＨ）等を生成し、一方、上記電子は吸着酸素が還元されたスーパーオキサイドアニオン（・Ｏ２−）等を生成する。よって、上記空気の有害物質等は、上記ＯＨラジカルまたはスーパーオキサイドアニオン等により分解される。
【０１１０】
また、清浄される空気は、上記フィン１６の扁平面１７３に沿って送風され、通気抵抗は低く構成されている。したがって、ファン等を用いてフィン１６に空気等を送り込むことで、浄化対象となる空気を効率良く浄化することが可能となる。また、フィン１６は、空隙部１６３を多数有するので、渦巻き状に複数周巻回された際にも中心部から外周に向かう方向あるいは外周から中心部に向かう方向に空気の通過が十分に行われる。また、コイルを上記渦巻き状に成形すると、上記渦巻きの内周側より、外周側において線材間の間隔が広くなるため、外周側のほうが処理する空気の抵抗が低くなる。
【０１１１】
また、前記蓄光体１５または蓄光体２０は、太陽光や蛍光灯などの光の刺激を受けて基底状態から励起状態になり、エネルギーを吸収する。刺激停止後も、上記基底状態にもどるときに吸収したエネルギーを光として、徐々に、比較的長期間にわたり発する。また永く繰り返し使用できるものである。上記蓄光体１５、２０は、内周だけでなく、外周へ向かっても発光するため、光触媒１４を効率良く活性化する。
【０１１２】
次に、ケース１１が光反射部材２１を備えることにより、前記光源１３の光は反射され、空気清浄ユニットの外部への光の漏れが軽減される。特に、光触媒の活性化あるいは蓄光材料の蓄光に利用されなかった一部の光が反射され、再び光触媒１４あるいは蓄光材料１５、２０に向けて照射される。これにより、光源１３の光が無駄なく高い効率で利用される。また、ケース１１の内側面が円筒形状であるため、光反射部材２１により光源１３の光をより効率良く利用される。
【０１１３】
また、光源１３に発光ダイオードを用いるときには、発光ダイオードが発する熱を利用して、光触媒１４の空気清浄効率を高くすることができる。さらに、空気清浄機１にヒーターを組み込み、調温すると、フィン１６の温度が均一に上昇し、光触媒１４から発生するＯＨラジカルが増加し、殺菌、抗菌などが効率良くなされる。
【０１１４】
上記の通り構成された空気清浄機は、蓄光体１５、２０の光により光触媒１４がエネルギー効率がよく活性化されるので、夜間時等において上記光源１３の照射がなくても、良好な空気清浄特性を有する。また、光源１３は、蓄光体１５、２０、または光触媒１４を繰り返し活性化するため、長期間空気清浄機能を有する空気清浄機を得ることが可能となる。
【０１１５】
次に、本発明の空気清浄機の実施の形態（２）について説明する。図７に示すように、フィン１９０が扁平面１６３に沿って螺旋状に巻設し、フィルタ２２０が構成される。具体的には、フィルタ２２０は、金属線材１６１、１６２がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に連続形成され、各巻回単位１６５、１６６が相互に幅方向と長手方向に位置ずれして交差して、空隙部１６３と接触部１６４が形成されたフィン１６５を、扁平面１６３に沿って螺旋状に巻設して作製される。
【０１１６】
上記フィルタ２２０の螺旋ピッチは、扁平コイルの幅方向の直径１７１より大きければ、フィルタ２２０の重複部が発生しないため、良好な通気性を得ることができる。また、フィルタ２２０の巻回径についても、上記直径１７１より大きければ、巻回時の作業性が良好である。
【０１１７】
このときのケース１１、光源１３、光触媒１４及び蓄光材料１５等のその他の構成については実施の形態（１）に準ずる。
【０１１８】
また、上記フィルタ２２０は、図７の２００方向に示すように、フィン１６５の扁平面１６３に対して交差するように送風することもできる。この場合には、フィルタ２２０の螺旋ピッチを適宜大きくすることができる。
【０１１９】
次に、本発明の空気清浄機の実施の形態（３）を図８に基づいて説明する。図８は、本発明の空気清浄機の構成を示す縦断面図である。図８に示すように本発明の空気清浄機１は、実施の形態（１）と同様に、空気を浄化処理するための空気清浄ユニット１０と、空気清浄ユニット１０に空気を導入するためのファン等の導入手段３０とから概略構成される。
【０１２０】
そして、空気清浄ユニット１０は、上部が開口された基台４０上に載置されており、導入手段３０は基台４０の内部に設けられている。そして、浄化手段１２は、並列に配置された複数のフィン１６と、複数のフィン１６の両端をそれぞれ保持するためのフィン保持部材１７、１８と、フィン保持部材１７、１８を支える芯材としても機能する光源１３と、から構成されている。そして、フィン保持部材１７、１８はそれぞれケース１１の内周面に形成された浄化手段保持部１１３、１１４に嵌合され、浄化手段１３とケース１１とが一体化されている。なお、フィン保持部材１７、１８は、空気を吸気、排出することができるように、メッシュ状となっていることが好ましい。
【０１２１】
また、フィン１６には、実施の形態（１）と同様に、金属線材１６１、１６２がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に連続形成され、各巻回単位１６５、１６６が相互に幅方向と長手方向に位置ずれして交差して、空隙部１６３と接触部１６４が形成されたものが用いられる。なお、ケース１１、光源１３、光触媒１４及び蓄光材料１５等のその他の構成については実施の形態（１）に準ずる。
【実施例】
【０１２２】
以下、実施例によって本発明を説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【０１２３】
（実施例１）
まず、空気清浄機１００を作製した。
表面に光触媒である二酸化チタンが担持された直径１ｍｍの線材を、外径２０ｍｍで、右巻きと、左巻きとに、巻回した線材を巻回単位が相互に位置ずれするように組み合わせた後、圧延により扁平にしたフィンを、外径６０ｍｍのコイル状に成形し、フィルタ６１とした。図９に示すように、ブラックライト６３の周囲に、上記成形した５個のフィルタ６１を、フィルタ６１同士の間隔が約２０ｍｍになるように設置した。フィルタ６１とブラックライト６３の隙間、及び上記成形したフィルタ６１の隙間に、体積が約１０ｃｍ３の蓄光体６２（根本特殊化学株式会社製N夜光、品番V-300M）を約５０個設置した。次に、上記フィルタ６１、蓄光体６２、及びブラックライト６３をケース６０内に設置した。上記ケース６０は内容積約７ｄｍ３のガラス製容器を縦置きにして使用した。さらに、外部からの光による光触媒１１の活性化を抑えるため、ケース６０の外部をアルミ箔で覆った。
【０１２４】
また、図９に示すように、ケース６０内に空気を流すために、ファン７０として循環ポンプを設置した。さらに、ケース６０には、試料ガスとして用いるアセトアルデヒドガスの濃度を測定するために、検知管８０（ガステック製ｍｏｄｅｌ８０１Ｎｏ．９２）を取り付けた。図９の矢印に示すように、空気は入気口９１からケース６０に入り、排気口９２から出た後、検知管８０でアルデヒド濃度の測定がされ、空気はファン７０に戻るため、閉じられた系内で空気が循環される。
【０１２５】
上記空気清浄機１００を用い、空気清浄試験を行った。試料ガスとしてアセトアルデヒドガスを使用した。ブラックライト６３はＯＦＦの状態で、試料ガスをケース６０に注入した。ファン７０をＯＮにした後、ケース６０内のアルデヒド濃度を一定にするため、３０分間放置した。その後、空気清浄試験を行った。まず、ブラックライト６３を10分間ＯＮにした。その後、ブラックライト６３をＯＦＦにし、蓄光体６２による空気清浄試験を３０分間行った。その後、再度試料ガスを導入し、50分間空気清浄試験を行った。
【０１２６】
上記試験の結果を図１０に示す。図１０の横軸は時間（単位は分）を、縦軸はアセトアルデヒド濃度（単位はｐｐｍ）を示す。ブラックライト６３をＯＦＦにして０分から３０分の間にアセトアルデヒド濃度が２００ｐｐｍから８０ｐｐｍに減少した。また、試料ガスを再注入した後では、ブラックライト６３はＯＦＦのままで、５０分から９０分の４０分間にアセトアルデヒド濃度が２００ｐｐｍから８０ｐｐｍに減少した。ブラックライト６３をＯＦＦにした後、５０分後においても蓄光体６２による光触媒の活性化によりエネルギー効率の良い空気清浄機能を有することが確認された。
【０１２７】
（実施例２）
上記実施例１の試験後、上記空気清浄機１００から蓄光体６２を取り出し、上記空気清浄試験と同様に、ブラックライト６３をＯＮの状態で空気清浄試験を行った。その結果を図１１に示す。ブラックライト６３をＯＮにして、１０分後から３０分後の２０分間で、アセトアルデヒド濃度は１５０ｐｐｍから８０ｐｐｍに減少した。実施例１では、ブラックライトをＯＦＦにして１０分後から３０分後の２０分間で、アセトアルデヒド濃度が１５０ｐｐｍから８０ｐｐｍに減少したので、ブラックライトによる空気清浄効果と蓄光体による空気清浄効果が同等であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】実施の形態（１）に係る空気清浄機の斜視図
【図２】フィルタの端面図
【図３】フィルタの上面図
【図４】フィンを説明するための図
【図５】フィルタの上面図
【図６】実施の形態（２）に係るフィン１６及び蓄光体２０の上面図
【図７】実施の形態（３）に係るフィン１６ａの斜視図
【図８】実施の形態（４）に係る空気清浄機の断面図
【図９】実施例１にかかる空気清浄機の斜視図
【図１０】実施例１の結果を示すグラフ
【図１１】実施例２の結果を示すグラフ
【符号の説明】
【０１２９】
１                空気清浄機
２                フィルタ
１０              空気清浄ユニット
１１              ケース
１１１            吸気口
１１２            排気口
１１３、１１４    浄化部保持部材
１２              浄化部
１３              光源
１４              光触媒
１５              蓄光体
１６              フィン
１６１、１６２    金属線材
１６３            空隙部
１６４            接触部
１６５、１６６    巻回単位
１６７，１６８    端部
１６９            金属線材の直径
１７０            巻回単位
１７１            幅方向の直径
１７２            長手方向の位置ずれの長さ
１７３            扁平面
１７４            幅方向の位置ずれの長さ
１８０〜１８３    フィンの中心部位
１９０、１９２    周回単位
１７，１８        フィン保持部材
２０              蓄光体
２１              光反射板
２２              フィルタ
３０              導入部
４０              基台
４０１            吸気口
４０２            排気口
４０３            突起部
４０４            支持部
５０              プレフィルター
６０              実施例１にかかる空気清浄機のケース
６１              実施例１にかかるフィルタ
６２              実施例１にかかる蓄光体
６３              実施例１にかかるブラックライト
７０              実施例１にかかるファン
８０              実施例１にかかる検知管
９１              実施例１にかかる入気口
９２              実施例１にかかる排気口
１００              実施例１にかかる空気清浄機
【図１】
2008142427.tif 000003
【図２】
2008142427.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008142427.tif 000008
【図７】
2008142427.tif 000009
【図８】
2008142427.tif 000010
【図９】
2008142427.tif 000011
【図１０】
2008142427.tif 000012
【図１１】
2008142427.tif 000013