(57)【要約】【課題】  ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる粒子等から再放出される有害ガスや臭気を効率的に除去することができ、また有害ガスや臭気の再放出自体も抑制することができる空気清浄ユニットを提供する。【解決手段】  一端側に吸込み口３を有し、他端側に吹出し口４を備えた風路２中に、集塵フィルター５を設け、その集塵フィルター５の下流側に、有害ガス吸着ユニット６と有害ガス分解ユニット７とを併置するものである。また、揮発性抗酸化剤を気中に放出するユニットを風路２内に備えたものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集塵フィルターの下流側に、有害ガス分解ユニットと有害ガス吸着ユニットを併置することを特徴とする空気清浄ユニット。
【請求項２】
集塵フィルターを構成する繊維が親油性であることを特徴とする請求項１記載の空気清浄ユニット。
【請求項３】
揮発性抗酸化剤を気中に放出するユニットを風路中に備えることを特徴とする空気清浄ユニット。
【請求項４】
揮発性抗酸化剤を気中に放出するユニットを有害ガス吸着ユニットまたは有害ガス分解ユニットの下流側に設置することを特徴とする請求項３記載の空気清浄ユニット。
【請求項５】
揮発性抗酸化剤を気中に放出するユニットを集塵フィルターの上流側に設置することを特徴とする請求項３記載の空気清浄ユニット。
【請求項６】
集塵フィルターを構成する繊維に不揮発性抗酸化物質を担持させたことを特徴とする請求項１、２、５のいずれか１つに記載の空気清浄ユニット。
【請求項７】
不揮発性抗酸化物質が、ビタミンＣ、ロスマリン酸、カルノジック酸、ビタミンＥの少なくともいずれか１つを主成分とすることを特徴とする請求項６記載の空気清浄ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気清浄機能をもつユニットに係り、さらに詳しくは、特にディーゼル排気ガス中に含まれる粒子を除去する空気清浄ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空気清浄ユニットは、送風装置の吸気側に集塵フィルターと脱臭フィルターを併設し、まず、空気中に含まれた大きな埃や細かい塵、たばこの煙などを集塵フィルターで除去し、その後、集塵フィルターの下流側に設けられた脱臭フィルターによって、悪臭、有害ガスなどを吸着除去、脱臭し、きれいな空気となって室内に戻す構成となっている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２１２２３０号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の空気清浄ユニットは、本体内に導入された汚れた空気の粒子成分を集塵フィルターで除去し、臭気ガス、有害ガス成分を脱臭によって吸着除去するものである。しかしながら、ディーゼル排気ガスに含まれる粒子（以下、ＤＥＰと略す）やたばこの煙成分は集塵フィルターで一旦除去されるものの、その除去された粒子から、臭気や人体に有害なガスが二次的に放出されてしまうという問題があった。また、脱臭フィルターにおいても、吸着することができる臭気や有害ガス量が、その吸着剤の重量や面積によって制限されるとともに、吸着剤中のガス吸着量が増加するにつれ、平衡吸着濃度が上昇し、吸着速度が小さくなり、有害ガスを十分低濃度まで除去しきれなくなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ディーゼル排気ガスに含まれる粒子（ＤＥＰ）等から再放出される有害ガス、臭気を効率的に除去し、臭気再放出自体も抑制することができる空気清浄ユニットを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る空気清浄ユニットは、集塵フィルターの下流側に、有害ガス分解ユニットと有害ガス吸着ユニットを併置したものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る空気清浄ユニットは、集塵フィルターの下流側に、有害ガス分解ユニットと有害ガス吸着ユニットを併置する構成としたので、低濃度ガスの分解を有害ガスユニットにより行い、有害ガス吸着ユニット中の吸着剤の平衡吸着濃度の変化にかかわらず、有害ガスを効率的に除去し、再放出自体も抑制する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１、図２は本発明の実施の形態１に係る空気清浄ユニットの要部を示す概略図である。空気清浄ユニットは、本体１内部に風路２を有し、風路２の一端側が吸込み口３、他端側が吹出し口４となっている。また、風路２には、吸込み口３の下流側に設けられ、吸込み口３からの塵埃や有害ガスまたは臭気を含む汚れた空気を除塵する集塵フィルター５と、集塵フィルター５の下流側に対向して設けられ、汚れた空気の有害ガス成分を吸着する有害ガス吸着ユニット６及び有害ガス吸着ユニット６に併設され有害ガスを酸化反応により水や炭酸ガスなどの無害ガスに変換する有害ガス分解ユニット７と、有害ガス吸着ユニット６及び有害ガス分解ユニット７と吹出し口４との間に設けられ、風路２内に汚れた空気を導入するとともに、清浄化された空気を排出する送風ファン８とが配設されている。
【０００９】
このように構成された空気清浄ユニットにおいて、本体１内の送風ファン８を駆動させると、図中の矢印に示すように、吸込み口３から例えば室内の汚れた空気が本体１内の風路２に導入され、まず、集塵フィルター４によって大きな埃や細かい塵、たばこの煙、さらにはディーゼル排気ガスに含まれる粒子（ＤＥＰ）などが除塵される。その後、有害ガス吸着ユニット６により有害ガス成分、臭気ガス成分が脱臭、除去される。また、有害ガス分解ユニット７により、低濃度ガスの分解を行い、有害ガス成分は無害ガスに変換される。そして、集塵フィルター５、有害ガス吸着ユニット６、有害ガス分解ユニット７を介して、清浄化された空気は、吹出し口４より本体１外、つまり室内に排出される。
【００１０】
実施例１．
図１は、実施の形態１に係る空気清浄ユニットの実施例１を示すものであり、有害ガス吸着ユニット６としては、厚み２０ｍｍの粒状活性炭からなるフィルターを用い、有害ガス分解ユニット７としては、例えば、酸化マンガン系のアルデヒド類分解触媒ハニカム（厚み２０ｍｍ）を用いている。面積はそれぞれ２００ｃｍ２とした。また、集塵フィルター５としては、従来から一般的に用いられているＨＥＰＡフィルターを使用している。ＨＥＰＡフィルターは０．３３μｍの捕集効率が９９．７％保証されているばかりでなく、０．１１μｍの粒子捕集にも有効であり、ディーゼル排気ガス粒子（ＤＥＰ）、たばこの煙粒子を除去するのにふさわしいフィルターである。
【００１１】
実施例２．
図２は、実施の形態１に係る空気清浄ユニットの実施例２を示すものであり、有害ガス分解ユニットとしては、酸化マンガン系の触媒、例えば触媒ハニカム７ａを放電極７ｂで挟み、８ｋV（ＡＣ）でコロナ放電させた構成を示している。また、有害ガス吸着ユニット６及び集塵フィルター５の構成は、実施例１と同じである。実施例２では、有害物質の分解力を強化した例を示している。
【００１２】
ここで、実施例１と実施例２を用い、ＤＥＰから出る有機物質の除去性能、及びＤＥＰの成分の１つであるホルムアルデヒドの除去性能試験を行った。その結果を表１に示す。ＤＥＰから出る有機物質の除去性能試験は、一般的な臭気センサーを用いて測定し、ＤＥＰを１ｍ３ボックスに充満させ、６０分経過後に１ｍ３ボックス内のＤＥＰ再放出臭気を測定するものである。表１には、初期値８００を示す臭気センサーを用いた場合の試験結果を示している。また、ホルムアルデヒド除去性能試験は、ホルムアルデヒド専用の測定器により測定し、ＤＥＰの成分の１つである濃度０．２ｐｐｍのホルムアルデヒドを１ｍ３ボックスに充満させ、６０分後に１ｍ３ボックス内の濃度を測定するものである。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
本試験では、比較のために、ＨＥＰＡフィルターの下流側に、実施例１及び実施例２と単位重量あたりの重量が同等で面積が４００ｃｍ２の有害ガス吸着ユニットのみを設けた比較例１と、ＨＥＰＡフィルターの下流側に、有害ガス分解ユニットである酸化マンガンハニカム触媒（厚み２０ｍｍ、面積４００ｃｍ２のみを設けた比較例２を用いた。
【００１５】
表１に示すように、ＤＥＰ試験においては、実施例１、２ともに、比較例１に比べて臭気が低減していることがわかる。また、ホルムアルデヒド試験においては、比較例１では０．１ｐｐｍまでしか除去できなかった。これは建築基準の０．０８ｐｐｍも達成していない結果である。これに対して、実施例１では０．０５ｐｐｍまで濃度が低減できることがわかる。また、実施例２では、さらに０．０３ｐｐｍまで濃度が低減できることがわかる。このことから、本実施の形態のように、有害ガス吸着ユニットと有害ガス分解ユニットとを併置したことで、ＤＥＰ除去および低濃度のホルムアルデヒド除去に良好な性能を生じることがわかった。
【００１６】
また、空気清浄ユニットとしては、低濃度のＤＥＰからの再放出ガス成分やホルムアルデヒドを連続的に除去するだけでなく、高濃度のたばこ臭気（１０ｐｐｍ程度）を急速に除去する（１ｐｐｍ程度以下）ことも求められる。そこで、１０ｐｐｍのアセトアルデヒドの除去性能を比較し、同じく表１に示す。濃度１０ｐｐｍのアセトアルデヒドを１ｍ３ボックスに充満させ、１０分後に１ｍ３ボックス内の濃度を測定するものである。比較例１、実施例１、実施例２ともにアセトアルデヒドの濃度を０．５ｐｐｍに低減させることができ、アセトアルデヒドを十分除去することが判明した。しかし、有害ガス吸着ユニットを用いない比較例２では濃度が５ｐｐｍであり、十分には除去できない。したがって、空気清浄ユニットとしては、実施例１または実施例２のフィルターを用いることが有効的であることがわかる。
【００１７】
実施の形態１によれば、集塵フィルター５の下流側に、有害ガス分解ユニット６と有害ガス吸着ユニット７を併置するように構成し、低濃度ガスの分解を有害ガス分解ユニット７により行い、有害ガス吸着ユニット中の吸着剤の平衡吸着濃度の変化にかかわらず、より低い有害ガス濃度を維持する効果が得られる。
【００１８】
なお、本実施の形態では、有害ガス分解ユニットとして、触媒ハニカム、触媒ハニカムにコロナ放電を組み合わせたものを示したが、有害ガス分解ユニットととして光触媒、熱触媒ハニカム、その他の分解方式によるものでも用いることができることはいうまでもない。また、有害ガス吸着ユニットとして粒状活性炭のフィルターを用いたが活性炭ハニカム、他の化学吸着剤でも同様な効果を奏することはいうまでもない。
【００１９】
実施の形態２．
実施の形態２は、集塵フィルターを構成する繊維を親油性に加工した例を示すものであり、その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。
【００２０】
親油性の優れた集塵フィルターとしては、ポリスチレン繊維を用いた集塵ＨＥＰＡフィルター（以下、実施例３と記す）、または表面に凹凸処理を行った多孔質ポリプロピレン繊維を用いた集塵ＨＥＰＡフィルター（以下、実施例４と記す）を用いた例を示す。
【００２１】
ここで、実施例３及び実施例４を用い、ＤＥＰからの臭気再放出性について検証する試験を行った。その結果を表２に示す。なお、比較のため、従来の集塵フィルターの一例として、ポリプロピレン製繊維を用いた集塵ＨＥＰＡフィルター（以下、従来フィルターと記す）を用いた。
【００２２】
本試験では、ディーゼルエンジンの排気ガスを、集塵フィルターに１０分間通過させてＤＥＰを付着させた後、１ｍ３ボックスに６０分放置し、その後、臭気センサーで測定した。臭気センサーの初期値は約８００である。また、空気清浄ユニットとして使用する場合は、実施の形態１に示すように、有害ガス吸着ユニットや有害ガス分解ユニットを用いるが、集塵フィルターの臭気再放出性を検証するために、有害ガス吸着ユニット、有害ガス分解ユニットは外して測定した。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
表２に示すように、本実施の形態２に示す集塵フィルター、実施例３及び実施例４では、従来フィルターに比較して、臭気が小さくなることがわかった。
【００２５】
実施の形態２によれば、集塵フィルターを構成する繊維を親油性に加工したことにより、集塵フィルター上でのＤＥＰ粒子からの有害ガスの再放出を抑制する効果がある。
【００２６】
なお、実施の形態２では、集塵ＨＥＰＡフィルターの構成材料としてポリスチレン繊維を用いた例、表面改質により親油性を改善した例を示したが、従来のポリプロピレン製繊維に比較して親油性が高まるような処理を行った集塵ＨＥＰＡフィルターであれば、ＤＥＰ臭気除去効果を増強することはいうまでもない。
【００２７】
実施の形態３．
実施の形態３は揮発性抗酸化剤を気中に放出するユニットを風路中に備える空気清浄ユニットを示す。本実施の形態では、揮発性抗酸化剤の１つである天然ハーブのローズマリーからの抽出物またはユーカリからの抽出物を気流中に放出するユニットを備えた例を示す。表３は、後述する実施例５から実施例７の揮発性抗酸化剤を空気中に放出した場合の酸化抑制効果を示す。一般にリノール酸の自動酸化が始まるまでの時間（誘導期）が長いほど、活性酸素生成を抑制する効果があるといわれている。表３には、リノール酸の自動酸化開始までの誘導時間を示している。
【００２８】
本試験では、揮発性抗酸化剤の濃度を所定の濃度に調整し、ディーゼル排気ガスを１ｍ３ボックスに導入し、同時に１ｍ３ボックスに入れたリノール酸（５ｃｃ）の自動酸化が始まるまでの誘導期の時間を測定し比較した。
【００２９】
実施例５．
空気清浄ユニットの風路中に、１ｐｐｍのローズマリー抽出物（抗酸化剤）を放出した例を示す。
【００３０】
実施例６．
空気清浄ユニットの風路中に、０．１ｐｐｍのローズマリー抽出物（抗酸化剤）を放出した例を示す。
【００３１】
実施例７．
空気清浄ユニットの風路中に、０．１ｐｐｍのユーカリ抽出物（抗酸化剤）を放出した例を示す。
【００３２】
【表３】
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【００３３】
表３から明らかなように、揮発性抗酸化剤を気中に放出するユニットを風路中に設置したことで、浄化対象の空気中に含まれる成分のリノール酸に対する酸化性を抑制する効果が得られる。また、実施例７ではユーカリの抽出物を用いたが、ローズマリーを用いた場合よりも抑制効果が向上することがわかった。
【００３４】
実施の形態３によれば、揮発性抗酸化剤を気中に放出するユニットを風路中に設置するようにしたので、浄化対象空気成分のリノール酸に対する酸化性を抑制する効果がある。
【００３５】
なお、揮発性抗酸化剤としては、ローズマリー、ユーカリに限ったものではなく、揮発性のあるポリフェノールを含む物質を揮発させることにより、実施例５から実施例７と同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００３６】
実施の形態４．
実施の形態４では、揮発性抗酸化剤を気中に放出するユニットの設置箇所について示している。空気清浄ユニットの構成としては、従来のように集塵フィルターと脱臭フィルターを併設させた構成であっても、実施の形態１に示したように、集塵フィルターの下流側に有害ガス分解ユニットと有害ガス吸着ユニットを併設した構成であってもよい。
【００３７】
実施例８．
揮発性抗酸化剤を気中に放出するユニットを有害ガス吸着ユニットの下流側に設置し、揮発性抗酸化剤が有害ガス分解ユニットや有害吸着ユニットにより除去されないように設置したものである。
【００３８】
実施例９．
揮発性抗酸化剤を気中に放出するユニットを集塵ＨＥＰＡフィルターの上流側に設置したものである。
【００３９】
本試験では、ディーゼルエンジンの排気ガスを、１ｍ３ボックスに導入後１０分間放置後、１ｍ３ボックス内でユニットを運転した。その際のリノール酸５ｃｃをシャーレに入れたものを１ｍ３ボックス内に入れておき、自動酸化開始までの誘導期間を比較した。その結果を表４に示す。
【００４０】
【表４】
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【００４１】
表４に示す比較例３は、集塵ＨＥＰＡフィルターと有害ガス吸着ユニットの間に揮発性抗酸化剤を気中に放出するユニットを設置したものである。また、比較例４は、揮発性抗酸化剤を放出しないものである。
【００４２】
表４から明らかなように、抗酸化剤ユニットを有害ガス分解ユニットの下流、集塵ＨＥＰＡフィルターの上流に設置することにより、集塵ＨＥＰＡフィルター上に除去されたＤＥＰからの臭気成分によるリノール酸に対する酸化性をより効果的に抑制できることがわかった。
【００４３】
実施の形態５．
実施の形態５は、一般的な集塵ＨＥＰＡフィルターを構成する繊維、あるいは、有害ガス吸着ユニット内、有害ガス分解ユニット内のいずれかまたは複数箇所に不揮発性抗酸化性物質を持たせた例を示す。
【００４４】
実施例１０．
集塵ＨＥＰＡフィルターに、ビタミンＥを５ｇ添着したものである。
【００４５】
実施例１１．
集塵ＨＥＰＡフィルターに、ビタミンＣを５ｇ添着したものである。
【００４６】
実施例１２．
集塵ＨＥＰＡフィルターに、ロスマリン酸を５ｇ添着したものである。
【００４７】
実施例１３．
集塵ＨＥＰＡフィルターに、カルノジック酸を５ｇ添着したものである
【００４８】
本試験では、実施例１０から実施例１３のフィルターに対しそれぞれディーゼル排気ガスを通過させ、１ｍ３チャンバー内の６０分後の残存臭気を測定した。なお、この測定では、フィルターへの抗酸化剤添着効果を明確にするため、有害ガス吸着ユニット、有害ガス分解ユニットは取り外して臭気を測定した。測定結果を表５に示す。
【００４９】
【表５】
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【００５０】
表５から明らかなように、集塵ＨＥＰＡフィルターを構成する繊維に、少なくともビタミンＣ、ロスマリン酸、カルノジック酸、ビタミンＥのいずれかを主成分とする不揮発性抗酸化剤を担持させれば、ディーゼル排気ガスからの発生臭気除去に効果があることがわかった。
【００５１】
また、実施例１０から実施例１３では、集塵フィルターを構成する繊維に不揮発性抗酸化剤を添着した場合を示したが、風路内の所定の箇所、特に風との接触面積が大きい有害ガス吸着ユニット内、有害ガス分解ユニット内のいずれかまたは複数箇所にも添着することにより集塵フィルターに添着するのと同様な効果が得られることはいうまでもない。
【００５２】
また、実施例１０から実施例１３にあげた物質以外にも尿酸やタンニン、ユエンザイムＱ、βカロチン等の不揮発性抗酸化性のある成分を添着しても同様な効果が得られることはいうまでもない。
【００５３】
実施の形態５によれば、集塵フィルターを構成する繊維、あるいは、有害ガス吸着ユニット内、有害ガス分解ユニット内のいずれかまたは複数箇所に不揮発性抗酸化性物質を担持するようにしたので、浄化対象の臭気ガスを空気清浄ユニット内で抑制させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気清浄ユニットの要部を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る空気清浄ユニットの要部を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  本体、２  風路、３  吸込み口、４  吹出し口、５  集塵フィルター、６  有害ガス吸着ユニット、７  有害ガス分解ユニット、７ａ  触媒ハニカム、７ｂ  放電極、８  送風ファン。
【図１】
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【図２】
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