(57)【要約】  【課題】本考案は、ゼオライト、あるいはその細孔の大きさが４〜２０ナの範囲であるマイクロメートル又はナノメートルスケールの細孔を有する結晶質多孔性材料を、有害物質のガスを分離する分子篩いとして用いる空気清浄機である。  【解決手段】有害物質は、イオンクラスターや、発生装置から発生された酸化性物質と共に多孔性物質に吸着される。有害物質のガスは、細孔内の閉じられた空所で触媒作用により分解される。一実施形態では、多孔性物質に遷移金属が加えられ、ヒータが酸化性物質発生器に代えて、又は追加的に備えられる。ヒータが通電されると、遷移金属が触媒として働き、有害物質が多孔性物質の細孔内で分解される。最終的に、水及び二酸化炭素が無害な副産物として生成される。清潔で乾燥した環境により、細菌の成長が抑制される。【選択図】図１
0003114789.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
集塵のためのウルパフィルタ等の前置フィルタと、
細菌、浮遊粒子等のガス状有害物質の流通を阻止するための、ペレット状ゼオライトあ
るいは他の形状のゼオライトを収納した容器と、
イオン発生装置と、
ファンあるいは送風機、から構成される空気清浄機。
【請求項２】
前記ゼオライトの継続的な再生装置としての前記イオン発生装置の代わりにオゾン発生
装置及び／又は酸化性物質発生装置が用いられる請求項１の空気清浄機。
【請求項３】
前記ゼオライトの代わりに、マイクロメートル又はナノメートルスケールの孔を多数も
つ金属酸化物、あるいはゼオライトに補足的に遷移金属を含ませた材料を使用し、前記イ
オン発生装置の代わりに内装ヒータを備えた請求項１の空気清浄機。
【請求項４】
前記イオン発生装置と前記ヒータの両方を備え、吸着材としてゼオライト、マイクロメ
ートル又はナノメートルスケールの孔を多数もつ金属酸化物、あるいはゼオライトに補足
的に遷移金属を含ませた材料を用いた請求項１の空気清浄機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、空気清浄機に関し、詳しくはガス状有害物質を吸着する空気清浄機に関する
。さらに詳しくは、継続的に自己再生し、濾過した有害物質を分解して除去することがで
きる空気清浄機に関する。
【背景技術】
【０００２】
室内空気の質の低下は、多くの健康への脅威の原因となることが判明してきている。特
に現代の住宅や商業ビルにおいては、人の活動によるばかりではなく、家具材から、揮発
性有機物質、亜酸化窒素、オゾン等が放出されている。室外の空気も問題を有しているの
で、換気が必ずしも適正な問題解決法ではない。加えて、室内空気の換気のために室外の
空気が使われると、空調システムの負荷が増大するという問題がある。
【０００３】
通常の空気清浄機には、ガス吸着材として典型的に活性炭素が使用される。しかし、活
性炭素フィルタは、定期的に交換し破棄しなければならないので、高価になり勝ちである
。また、活性炭素の多孔質構造は水蒸気と有機化合物の吸着を起こすので、結果的に有害
物質の除去能力の低下を引き起こす。さらに、上記吸着の過程で発生する熱により構造の
重合が起こり、活性炭素構造の劣化によって、さらに吸着性能の低下を引き起こす。加え
て、活性炭素は熱に対して安定性が低く、高温による再生は現実的ではない。そして、そ
れは実験室外では危険である。その上、多くの吸着法では、吸着された有害物質はそのま
ま分解されないため、フィルタ体から再び空気中へ戻ってしまう。このことは、汚くて危
険な清掃の手間を強いることになる。米国特許第５８２７３５５号（特許文献１）として
開示された発明は、フィルタ材に電流を通すことにより炭素繊維を分子篩いとして使い、
再生プロセスを組み込んだシステムである。しかし、このような工程はゼオライトの再生
より高温を必要とする。加えて、この加熱再生工程は、有害物質をフィルタから定期的に
剥がして空気中へ放出してしまう。本考案の空気清浄機は、有害物質を継続的に分解する
といった特長を備えている。
【０００４】
米国特許第５８３５８４０号（特許文献２）に開示されたような、光触媒を利用した空
気清浄機は、同じく有益で、継続的に有害物質を除去し、維持費および運転費が安いとい
う特長点を備えている。しかし、これらのシステムは、他の装置との併用で使わない場合
、作用が遅く、しばしば僅かな効果しか発揮しない。米国特許第６３５８３７４Ｂ１号（
特許文献３）は、光触媒技術と吸着技術を統合したシステムを開示している。しかし、こ
のシステムは、吸着材を定期的に加熱するために、高濃度の有害物質を、光触媒機構が備
えられた反応室へ放出するといった、複雑な方法をとっている。もし故障が生じたり、漏
れが生じたりする場合、有害物質のタイプによっては、反応室内で濃縮された有害物質は
危険である。また、有害物質の総量は、システムが再生される前に吸着されていなければ
ならない。本考案の望ましい実施形態では、ヒータを使わずに継続的に自己再生するとい
う特長点を備えている。また、ヒータを備えた実施形態では、従来発明とは異なり、有害
物質は、加熱工程において分解される。加えて、本考案では、有害物質はゼオライトに吸
着したまま酸化されるので、安全かつ簡単な方法である。
【０００５】
イオンクラスター発生装置も有益であるが、化学的な汚染には弱いことが判明した。帯
電したイオンクラスターは空気中の細菌を効率的に殺し、一部の臭気を分解する。しかし
ながら、イオン発生装置単独では、帯電したイオンクラスターが有害物質のガス分子や、
細菌にぶつかる機会が少ないために、空気を効率的に完全に清浄化することはできない。
さらに、帯電したイオンクラスターは空気中の酸素と反応しオゾンを発生する傾向があり
、高濃度になれば人の健康に脅威となる。米国特許第５７０２５０７号（特許文献４）は
、オゾン発生装置を利用して空気中の細菌を駆除する発明を開示している。しかしながら
、特に有害物質の濃度が比較的低い場所では、オゾンの発生を注意深く制御しなければ、
逆に高い濃度のオゾンが、従来どおりに空気清浄機を使用する場合よりも、室内空気を悪
化させる要因となる。本考案はオゾンの放散を防止する機構を提供する。
【０００６】
ゼオライトや多孔性物質を補足的に有する結晶質ゼオライトのような分子篩いは、有害
物質のガス分子を吸着することに有効である。合成ゼオライトは、活性炭素とは異なり、
孔の形状、方向、大きさ、親水性、および化学特性によって吸着しようとする有害物質を
選択することができる。このことで、特定の汚染物質の吸着をする特定のフィルタの開発
が可能となり、個別のフィルタの性能を高めることとなる。また、ゼオライトは、活性炭
素に比べて安く製造できる。加えて、人工ゼオライトの製造は環境に有害でなく、火山砕
屑物、焼却灰、廃棄ガラス、廃棄珪藻土、アルミニウム残灰等の不要資源から製造するこ
とができる利点も備えている。人口ゼオライトの製造方法が、米国特許第６２９９８５４
Ｂ１号（特許文献５）に開示されている。
【０００７】
ゼオライトの温度特性が、再生利用の可能性をもたらす。ゼオライト結晶の多孔性とゼ
オライト分子の弱い極性によって、室温において、有害物質のガスはゼオライトに吸着さ
れる。ところが、摂氏４５度以上の温度では、吸着されたガス分子は大気へ再放出され始
める。再生手段を備えずに、ゼオライトが単独に使われるシステムでは、再生工程が始ま
るまで、有害物質は単にゼオライトに吸着された状態である。再生工程により有害ガスは
再放出される。本考案は、ゼオライトの汚染物質を吸着する優れた特性を利用したシステ
ムであり、さらに多孔内での触媒による酸化作用を利用するシステムである。
【特許文献１】米国特許第５８２７３５５号
【特許文献２】米国特許第５８３５８４０号
【特許文献３】米国特許第６３５８３７４Ｂ１号
【特許文献４】米国特許第５７０２５０７号
【特許文献５】米国特許第６２９９８５４Ｂ１号
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
本考案は、室内の空気からガス状有害物質を除去する空気清浄機を提供することを主目
的とする。本考案は、半永久的に使用可能な継続的に再生するフィルタを提供することを
更なる目的とする。本考案は、フィルタ材に吸着したガス状有害物質を分解して永久に除
去することを更なる目的とする。本考案は、システムからのオゾン放出量を制御すること
を更なる目的とする。本考案は、低価格で安全であり、かつ、保守、運転上環境にやさし
いものを提供することを更なる目的とする。本考案は、一般の空気清浄機を改良したもの
を提供し、それは、ガス状汚染物質を、酸化性物質発生装置から発生した酸化性物質と一
緒に、ゼオライトのようなマイクロメートル及び／又はナノメートルの孔を多く有する物
質の孔に吸着させる。マイクロメートル又はナノメートルの孔を多く有する物質は、吸着
した有害物質と酸化性物質を同じ場所に閉じ込めるので、酸化性物質による有害物質の分
解工程で作用する帯電イオンの効率を向上させる。有害物質は、マイクロメートル又はナ
ノメートルの孔を多く有する物質上でイオンにより継続的に分解されるので、マイクロメ
ートル又はナノメートルの孔を多く有する物質は継続的に再生される。当該システムにヒ
ータを設けたり、あるいは、代用的に用いることにより、遷移金属を含ませた分子篩いか
らの有害物質の分解を加速させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１の考案は、集塵のためのウルパフィルタ等の前置フ
ィルタと、細菌、浮遊粒子等のガス状有害物質の流通を阻止するための、ペレット状ゼオ
ライトあるいは他の形状のゼオライトを収納した容器と、イオン発生装置と、ファンある
いは送風機、から構成される空気清浄機である。
【００１０】
請求項２の考案は、請求項１の空気清浄機において、前記ゼオライトの継続的な再生装
置としての前記イオン発生装置の代わりにオゾン発生装置及び／又は酸化性物質発生装置
が用いられるものである。
【００１１】
請求項３の考案は、請求項１の空気清浄機において、前記ゼオライトの代わりに、マイ
クロメートル又はナノメートルスケールの孔を多数もつ金属酸化物、あるいはゼオライト
に補足的に遷移金属を含ませた材料を使用し、前記イオン発生装置の代わりに内装ヒータ
を備えたものである。
【００１２】
請求項４の考案は、請求項１の空気清浄機において、前記イオン発生装置と前記ヒータ
の両方を備え、吸着材としてゼオライト、マイクロメートル又はナノメートルスケールの
孔を多数もつ金属酸化物、あるいはゼオライトに補足的に遷移金属を含ませた材料を用い
たものである。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１３】
本考案の一実施形態（図１）は、２−６ｍｍの種々の大きさのゼオライトペレットを含
み、それらは粒状あるいは円筒形に形成され、中央にイオン発生器（２）が備わった多孔
性容器（１）に収納される。ファンあるいは送風機（３）によって、中央の空所領域へと
空気が吸引され、そしてゼオライトフィルタに強制的に通すことにより帯電したイオン（
４）を運ぶ。このシステムは、入口領域および出口領域を除き、気密に形成されている。
ウルパフィルタ（５）は入口領域に設けられ、流入する空気（６）の前処理を行い、流入
する空気に含まれる埃の大きな粒子を除去することによって、他の部材の効率低下を防ぎ
、電子回路の高温下での発火を防ぐ。本実施形態では、ファン、ゼオライト及びイオン発
生器の配置の変形が可能であって、例えば、イオン発生器をゼオライトフィルタの前に置
くことができる。ゼオライトフィルタの厚さは、適用する空間の広さによって、０．５イ
ンチから３インチまで可変である。ファン又は送風機は、イオンと共に有害物質を含む空
気がゼオライトフィルタへ吹き付けられるようにするために、イオン発生器とゼオライト
の前方に、風速が０．００５から０．１ｍ／ｓまで可変のものが備えられる（図２）。フ
ァンは、空気をイオン発生器からゼオライトフィルタへ引き込むように、ゼオライトフィ
ルタの後ろに設置することも可能である（図３）。
【００１４】
一旦容器（１）内に進入した空気は、プラスに帯電したイオンとマイナスに帯電したイ
オンの両方（４）を供給するＡＣ３０〜６０ｋＶのイオン発生器（２）から生成されるイ
オンに衝突する。本考案の空気濾過工程のこの段階で、放出されたイオンは、空気中の細
菌及び汚染源を殺し始める。さらにイオンは、未だ有害物質を含む空気と共にゼオライト
容器内に流入する。
【００１５】
ゼオライトを収納する多孔性容器（１）は、プラスティック、又は通過するイオンによ
って帯電されない他の絶縁性材料で製造される。ゼオライトの細孔は、有害物質及び酸化
性物質の大きさに合わせて、４ナから２０ナの範囲のものにする。細孔の大きさが大きす
ぎる場合、ゼオライトは有害物質及び酸化性物質のどちらも吸着することができない。ゼ
オライトの細孔の大きさが小さすぎる場合、有害物質又は酸化性物質のどちらかしか吸着
できない。そのため、説明した酸化作用は発揮されない。使用するゼオライトのタイプと
サイズは、室内空間にどのような有害物質が存在するかを評価するテスト（ＩＡＱ分析）
を行った後に決定される。ホルムアルデヒド、アルカノール、メチレン塩化物のような極
性をもつ物質が主要な場合、親水性のゼオライトが用いられる。トルエン、ベンゼン、脂
肪族炭化水素のような極性を持たない物質が主要な場合、非親水性のゼオライトが用いら
れる。ゼオライトの孔は、有害物質を捕捉し、イオン発生器で生成されたイオンが有害物
質に、より効果的に作用する場所を提供する。従って、本考案は、イオンが継続的にゼオ
ライトを再生し、結果的にフィルタを半永久的なものとするので、ゼオライトフィルタを
単独に用い、ゼオライトが単純に有害物質を吸着するだけのものよりも優れている。
【００１６】
他の実施形態では、イオン発生器の代わりに６ｋＶあるいはそれ以上のオゾン発生器が
用いられる。オゾンはイオン発生器と同じような触媒酸化作用を発揮する。適正な細孔の
大きさを有するゼオライトの一部分は、過剰なオゾンを吸着し、過剰なオゾンをコントロ
ールする方法を提供する。また、より安全にするために、本実施形態にオゾン濃度を計測
するオゾンセンサを付設することができる。オゾン発生器は、オゾン濃度が不適正な濃度
に到達したならば、オゾンの発生をストップする。
【００１７】
他の実施形態（図４）では、ゼオライトに代えて、ゼオライトを補完するような孔の大
きさを持ったマイクロメートル又はナノメートルの細孔を有する結晶質多孔性物質が用い
られる。このマイクロメートル又はナノメートルの細孔を有する多孔性物質は、遷移金属
を含んだ金属酸化物構造体である。この装置では、２００ワットあるいはそれ以上のヒー
タ（７）が、金属酸化物又はゼオライト補完材内に埋設される。金属酸化物又はゼオライ
ト補完材を収納する多孔性容器（８）は、金属あるいは熱的に安定な材料で製造される。
金属酸化物又はゼオライト補完材は、有害物質を吸着し、内蔵ヒータが、摂氏４５度以上
となるようにオン・オフされ、定期的な再生が実現される。マイクロメートル又はナノメ
ートルの細孔を有する酸化構造物に含まれた遷移金属は、触媒として、有害物質の細孔内
における酸化を促進する。先述した実施形態と同じように、再生工程の副産物は、水及び
二酸化炭素のような無害物質である。また、空調が施された室内では、ヒータをオフにす
ることによりエネルギー消費を抑えることができる。
【００１８】
本考案のさらに他の実施形態では（図５）、酸化性物質発生器（９）及び２００ワット
あるいはそれ以上のヒータ（７）の両方が、再生工程を最効率化するために用いられる。
酸化性物質発生器は、ゼオライトやマイクロメートル又はナノメートルの細孔を有する金
属酸化物やゼオライト補完材のフィルタを、常時清浄化し、継続的な再生を実現する。換
気が可能の場合、ヒータをオンにすることにより、ゼオライトからの有害物質除去をより
完全にすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】イオン発生器とゼオライトフィルタを含む空気清浄機システムの図。
【図２】空気清浄機システムの配置１を示す概略図。
【図３】空気清浄機システムの配置２を示す概略図。
【図４】請求項４に従った配置の空気清浄機システムの概略図。
【図５】請求項４に従った配置の空気清浄機の概略図。
【符号の説明】
【００２０】
１  容器
２  イオン発生器
３  送風機
４  イオン
５  ウルパフィルタ
６  空気
７  ヒータ
８  多孔性容器
９  酸化性物質発生器
【図１】
0003114789.tif 000003
【図２】
0003114789.tif 000004
【図３】
0003114789.tif 000005
【図４】
0003114789.tif 000006
【図５】
0003114789.tif 000007