(57)【要約】【課題】紫外線光源から照射される広い波長域の紫外線等を有効に用いて、紫外線自体による脱臭・殺菌作用と、光触媒による酸化・還元作用により空気中の汚染物質を好適に分解・殺菌する空気浄化装置の提供を目的とする。【解決手段】空気浄化装置１を、１８５ｎｍと２５４ｎｍの波長の紫外線及び光触媒を励起する３６０ｎｍの波長の紫外線を照射する紫外線放電管２と、紫外線放電管からの光触媒を励起する光が到達する位置に間隔を設けて配設された光触媒を担持させた光触媒担持部材３とから構成し、紫外線放電管から照射される１８５ｎｍの波長の紫外線が酸素分子をオゾンに変化させて脱臭・殺菌作用を発揮しかつ２５４ｎｍの波長の紫外線がそれ自体による脱臭・殺菌作用を発揮するとともに、３６０ｎｍの波長の紫外線が光触媒を励起して酸化・還元作用を発揮することにより、空気中の汚染物質等を分解・殺菌する。【選択図】図１
2005160914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１８５ｎｍと２５４ｎｍの波長の紫外線及び酸化チタン（TiO2）等の光触媒を励起する紫外線から可視光にかけての光を照射する紫外線光源と、該紫外線光源からの光触媒を励起する波長の光が到達する位置に間隔を設けて配設された光触媒を担持させてなる光触媒担持部材とからなり、上記紫外線光源から照射される上記１８５ｎｍの波長の紫外線が酸素分子をオゾンに変化させて脱臭・殺菌作用を発揮しかつ上記２５４ｎｍの波長の紫外線がそれ自体による脱臭・殺菌作用を発揮するとともに、上記光触媒を励起する紫外線から可視光にかけての光が光触媒担持部材の光触媒を励起して酸化・還元作用を発揮することにより、空気中の臭い成分・細菌・汚染物質を分解・殺菌することを特徴とする空気浄化装置。
【請求項２】
光触媒担持部材は、１８５ｎｍと２５４ｎｍの波長の紫外線を遮断しかつ光触媒を励起する紫外線から可視光にかけての光を透過するガラス基板に、光触媒を担持させた線状体若しくは不織布を被着させてなることを特徴とする請求項１記載の空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線光源から照射される紫外線等を用い、紫外線による脱臭・殺菌作用と、酸化チタン等の光触媒による酸化・還元作用により空気中の汚染物質を好適に分解・殺菌する空気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光により励起されたホールと電子が酸化・還元作用を発揮する光触媒を利用して防臭・殺菌を行う空気浄化装置としては、ポリエステルフィルムに繊維状の酸化チタン等の光触媒を固定した殺菌シート体と、この光触媒を励起すべく殺菌シート体に紫外線等の光を照射する発光ダイオード又は冷陰極放電管等の紫外線光源をケースに備え、外部に露出した殺菌シート体に対し内部から光を照射するものが案出されている。そして、殺菌シート体に光を照射することで酸化チタン等の光触媒作用を活性化させ、これにより空気中の臭い成分、細菌、汚染物質に対して防臭・殺菌・分解効果を発揮している。
【特許文献１】特開平８−２６６６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来の空気浄化装置にあっては、殺菌シート体表面に固定された光触媒は光を照射されて光触媒作用を発揮するものの、その光触媒に新たな空気が次々と接触しないことには、防臭・殺菌・分解することができるのは光触媒表面に存在する極めて微量な空気に限られ、それゆえこの空気浄化装置を空間に放置しただけでは広範囲に防臭・殺菌・分解効果を発揮することはできなかった。また、内表面に適宜な蛍光体層を形成する冷陰極放電管等の紫外線光源からは、１８５ｎｍ〜３６０ｎｍの広い波長域の紫外線が照射されることが多く存在し、これらの波長域の紫外線は全てその強い光電効果や光化学反応により優れた防臭・殺菌・分解の作用を発揮させることができるものの、実際に１８５ｎｍ〜３６０ｎｍの広い波長域の紫外線が利用されることはなく、光触媒を励起する波長の紫外線のみが用いられていた。
【０００４】
そこで本発明にあっては、上述した課題を解決すべく、紫外線光源から照射される広い波長域の光を有効に用いて、紫外線自体による脱臭・殺菌作用と、酸化チタン等の光触媒による酸化・還元作用により空気中の汚染物質を好適に分解・殺菌する空気浄化装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の空気浄化装置は、１８５ｎｍと２５４ｎｍの波長の紫外線及び酸化チタン（TiO2）等の光触媒を励起する紫外線から可視光にかけての光を照射する紫外線光源と、該紫外線光源からの光触媒を励起する波長の光が到達する位置に間隔を設けて配設された光触媒を担持させてなる光触媒担持部材とからなり、上記紫外線光源から照射される上記１８５ｎｍの波長の紫外線が酸素分子をオゾンに変化させて脱臭・殺菌作用を発揮しかつ上記２５４ｎｍの波長の紫外線がそれ自体による脱臭・殺菌作用を発揮するとともに、上記光触媒を励起する紫外線から可視光にかけての光が光触媒担持部材の光触媒を励起して酸化・還元作用を発揮することにより、空気中の臭い成分・細菌・汚染物質を分解・殺菌することを特徴とする。
【０００６】
また、光触媒担持部材は、１８５ｎｍと２５４ｎｍの波長の紫外線を遮断しかつ光触媒を励起する紫外線から可視光にかけての光を透過するガラス基板に、光触媒を担持させた線状体若しくは不織布を被着させてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の空気浄化装置によれば、１８５ｎｍと２５４ｎｍの波長の紫外線及び酸化チタン（TiO2）等の光触媒を励起する紫外線から可視光にかけての光を照射する紫外線光源と、該紫外線光源からの光触媒を励起する波長の光が到達する位置に間隔を設けて配設された光触媒を担持させてなる光触媒担持部材とからなり、上記紫外線光源から照射される上記１８５ｎｍの波長の紫外線が酸素分子をオゾンに変化させて脱臭・殺菌作用を発揮しかつ上記２５４ｎｍの波長の紫外線がそれ自体による脱臭・殺菌作用を発揮するとともに、上記光触媒を励起する紫外線から可視光にかけての光が光触媒担持部材の光触媒を励起して酸化・還元作用を発揮することで、紫外線光源から照射される１８５ｎｍ、２５４ｎｍの波長の紫外線及び光触媒を励起する紫外線から可視光にかけての光を無駄なく有効に用いて、オゾンによる脱臭・殺菌作用と、紫外線自体による脱臭・殺菌作用と、酸化チタン等の光触媒による酸化・還元作用により空気中の汚染物質を好適に分解・殺菌することができる。
【０００８】
また、光触媒担持部材は、１８５ｎｍと２５４ｎｍの波長の紫外線を遮断しかつ光触媒を励起する紫外線から可視光にかけての光を透過するガラス基板に、光触媒を担持させた線状体若しくは不織布を被着させることで、光触媒の表面積を著しく増大するとともに空気の流通も好適に行うことができ、かつこの光触媒を担持する線状体や不織布を１８５ｎｍ、２５４ｎｍの紫外線で劣化させることがないことから、光触媒の酸化・還元作用により空気中の汚染物質を長期に渡り好適に分解・殺菌することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の空気浄化装置１を示すものであり、本実施例にあっては平面型の紫外線放電管２と、光触媒担持部材３とを間隔を設けて配置した構造からなり、この紫外線放電管２と光触媒担持部材３との間、及び光触媒担持部材３の表面に空気を通す（図示しない適宜な送風手段による）ことで、その空気中の汚染物質を好適に分解・殺菌するものである。
【００１０】
紫外線放電管２は、それ自体が１８５ｎｍ、２５４ｎｍの紫外線を放射するものであり、この１８５ｎｍ、２５４ｎｍの紫外線で励起されると３６０ｎｍの波長の紫外線を放射する蛍光体４を内面に塗布した背面ガラス５と、石英ガラス等の紫外線透過ガラスよりなる前面ガラス６との間を放電空間として周囲を封止し、内部にアルゴンと水銀を混合したガス若しくはキセノンからなる紫外線放射ガスを封入している。放電電極は、特に図示しないが、ガラス面に相対向して形成したものや、無電極タイプであってもよいものである。また蛍光体４としては、（ＣａＺｎ）3（ＰＯ4）2：Ｔｌ、Ｃａ3（ＰＯ4）2：Ｔｌ、ＳｒＢ4Ｏ7：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ）3Ｓｉ2Ｏ7：Ｐｂ、ＢａＳｉ2Ｏ5：Ｐｂ、ＹＰＯ4：Ｃｅ、Ｃｅ（Ｍｇ，Ｂａ）Ａｌ11Ｏ19、ＬａＰＯ4：Ｃｅ、ＹＡｌ3（ＢＯ3）4：Ｇｄ、ＹＦａ：Ｇｄ、Ｐｒ等の少なくとも１種を含むものから構成される。
【００１１】
光触媒担持部材３は、１８５ｎｍと２５４ｎｍの波長の紫外線を遮断しつつ３６０ｎｍの波長の紫外線を透過する軟質ガラスからなるガラス基板７の一方面に、３６０ｎｍの波長の紫外線により活性化する光触媒を被着した繊維状、針金状等の細長い線状体８をほぼ垂直に密集して植毛する等により配設して形成されている。尚、線状体８は、１８５ｎｍと２５４ｎｍの波長の紫外線により劣化しないように紫外線放電管２と対向しない側のガラス基板７面に形成される。
【００１２】
光触媒は、光により励起されたホールと電子が酸化・還元作用を発揮する酸化チタン（TiO2）等からなり、含浸担持法やＣＶＤ法（化学蒸着法）により線状体８に担持させるものである。含浸担持法では、例えばチタニウムイソプロポキシドのメタノール溶液中に線状体８（若しくは線状体８を配設した光触媒担持部材３）を浸漬してその成分を含浸させ、その後０．１ＮＨＣｌ水溶液中で３時間加水分解を行い、その後１２０℃で１時間乾燥させる。この操作を１〜３回繰り返し、さらに５５０℃で１５時間焼成することで線状体８に光触媒を担持させる。ＣＶＤ法では、四塩化チタン中で酸素もしくは乾燥空気をバブリングして得た四塩化チタンを含有した蒸気を、線状体８を載置した１００〜４００℃に保持した電気炉中に導入することで線状体８に光触媒を担持させる。この線状体８表面に担持された光触媒は、３６０ｎｍ前後の波長の紫外線や、４００ｎｍ前後の波長の近紫外光の照射によって励起されることにより強力な酸化作用を発揮し、これにより空気中の汚染物質を酸化分解するものである。尚、光触媒としては、上記酸化チタン以外にも、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、Ｆｅ2Ｏ3等の金属酸化物を用いることができるが、これらの中でもアナターゼ型の酸化チタンが最も好適に使用することができる。
【００１３】
このような構成からなる本実施例の空気浄化装置１において、まず紫外線放電管２を放電させることで、１８５ｎｍと２５４ｎｍの波長の紫外線が照射されてその一部が前面ガラス６を透過する。この内、前面ガラス６を透過した１８５ｎｍの波長の紫外線は、酸素分子に作用してオゾンを生成して、このオゾンが紫外線放電管２と光触媒担持部材３の間を通過する空気に対して脱臭・殺菌作用を発揮して空気中の臭い成分・細菌・汚染物質を酸化分解する。また、前面ガラス６を透過した２５４ｎｍの波長の紫外線は、それ自体が脱臭・殺菌作用を発揮することから、紫外線放電管２と光触媒担持部材３の間を通過する空気中の臭い成分・細菌・汚染物質を酸化分解する。
さらに、紫外線放電管２が照射する残りの１８５ｎｍと２５４ｎｍの波長の紫外線は、背面ガラス５の内面に塗布した蛍光体４を励起することで３６０ｎｍの波長の紫外線を発生させ、この３６０ｎｍの波長の紫外線は前面ガラス６を透過しさらに光触媒担持部材３のガラス基板７をも透過して、線状体８に被着した光触媒を活性化する。そして、活性化した光触媒は、光触媒担持部材３の線状体８の隙間を通過する空気に対して脱臭・殺菌作用を発揮して空気中の臭い成分・細菌・汚染物質を酸化分解する。
【００１４】
このようにして、空気に対して脱臭・殺菌作用を発揮して臭い成分・細菌・汚染物質を酸化分解する空気浄化装置１を、さらに連続して機能させるように、紫外線放電管２と光触媒担持部材３の間、及び光触媒担持部材３の表面に常に新しい空気を流通させるべく装置の一方からファン部材等により空気を取り込み、この空気に脱臭・殺菌作用を発揮し、そしてきれいになった空気を装置の他方から送出するものである。
【００１５】
また、本発明の空気浄化装置の他の実施例としては、図２に示すごとく、上述した線状体の代わりに不織布を用いた構成としている。すなわち、平面型の紫外線放電管２と、１８５ｎｍと２５４ｎｍの紫外線を遮断しつつ３６０ｎｍの波長の紫外線を透過する軟質ガラスからなるガラス基板９の一方面（紫外線放電管２と対向しない側の面）に、３６０ｎｍの波長の紫外線により活性化する光触媒を被着した不織布１０を配設した光触媒担持部材１１とを間隔を設けて配置した構造の空気浄化装置１２とし、この紫外線放電管２と光触媒担持部材１１との間、及び光触媒担持部材１１の表面に空気を通すことで、その空気中の汚染物質を好適に分解・殺菌するものである。
【００１６】
この不織布１０の一例としては、高融点のポリプロピレンからなる芯部と、この芯部を囲繞する低融点のポリエチレンからなる鞘部とから形成される繊維を、ランダムに重ねて熱処理し、低融点のポリエチレンのみを溶融させることで、繊維間が接着され不織布が形成される。そして、この不織布１０に、上述したごとく含浸担持法やＣＶＤ法により酸化チタン（TiO2）等の光触媒を担持させ、これをガラス基板９の一方面に固設して光触媒担持部材１１とするものである。
【００１７】
尚、上述した実施例にあっては、３６０ｎｍ前後の波長の紫外線や４００ｎｍ前後の波長の近紫外光の照射によって励起される光触媒について説明したが、これに限定されることはなく、現在知られている３００〜５２０ｎｍの波長の紫外線から可視光にかけての光で励起されるものや、今後発見されるであろう更に長波長の光で励起される光触媒でもよいものである。そして蛍光体４についても、１８５ｎｍ、２５４ｎｍの紫外線で励起されると３６０ｎｍの波長の紫外線を放射するものについて説明したが、これに限られることはなく、３００〜５２０ｎｍ（又はそれ以上）の波長の紫外線から可視光にかけての光を放射するものでもよいものである。
また、光触媒担持部材に用いるものとしては、上述した線状体や不織布に限定されることはなく、多孔質材料など光触媒を担持しかつ空気を流通し得る通気性を備えて表面積が大きなものであればよいものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の空気浄化装置を示す説明図である。
【図２】本発明の空気浄化装置の他の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  空気浄化装置
２  紫外線放電管
３  光触媒担持部材
４  蛍光体
５  背面ガラス
６  前面ガラス
７  ガラス基板
８  線状体
９  ガラス基板
１０  不織布
１１  光触媒担持部材
１２  空気浄化装置
【図１】
2005160914.tif 000003
【図２】
2005160914.tif 000004