(57)【要約】【課題】空気中の低濃度の汚染物質を更に低下させることを目的とする本装置であるが、設置環境によっては、騒音低減の為に処理風量を下げる必要があり、風量低下に伴って、反応管内の汚染空気の流速が低下する事で、汚染物質の分解効率が低下する事があった。【解決手段】反応管に汚染空気を導入するためのファンの能力を下げて風量を低減した場合でも、装置内部の反応管における分解反応特性を維持させて、汚染空気の分解効率の低下を防止する機構を実現する。実現のための気体流路断面積調整機能を、装置内部に組み込み、風量調整に合わせて機能させる事で、処理風量に関係なく性能を維持できる空気浄化装置を提供できる。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒機能性膜と光触媒励起用光源と活性炭等の吸着物質で構成される複数の反応管と、各反応管に汚染空気を導入するファンを有する空気浄化装置において、前記空気浄化装置内部の各反応管を選択的に使用する事で空気が流れる気体流路断面積を変更する手段を有し、風量が減少した時は前記気体流路断面積を減少させ前記空気浄化装置内の各反応管を流れる空気の線流速を確保することを特徴とする汚染空気の分解効率の低下を生じない空気浄化装置。
【請求項２】
請求項1に記載の空気浄化装置において、前記気体流路断面積を好適にし、前記分解効率を下げないことを特徴とする汚染空気の分解効率の低下を生じない空気浄化装置。
【請求項３】
請求項１に記載の空気浄化装置において、反応管内に空気の渦を発生させる機構を取り付けて、流速を増し、管内に滞留する空気を剥ぎ取らせることを特徴とする汚染空気の分解効率の低下を生じない空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
低濃度のVOCや臭気物質等を長期的に吸引することで起きる健康被害の防止や、除菌・ウィルスの不活化による室内環境の改善等を目的とした、比較的小スペースで使用する空気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気浄化装置は、広義では埃などの物質を除去するものも含むが、本発明では、ＶＯＣや臭気物質などの化学物質を除去する装置を指す。一般家庭の他、事務所，病院，工場などで使用されている。
【０００３】
特に、十分に換気が出来ない病院や診療所等では、菌・ウィルスに対応した小型ＶＯＣ等処理装置の開発要望が強い。待合室は不特定多数の身体的弱者が集まる場所だけに、空気環境への配慮が必要である。
【０００４】
空気浄化装置として、数百ｐｐｍレベルの高濃度ＶＯＣ等を低濃度化する除去装置は製品化されているが、低濃度ＶＯＣ等を限りなくゼロにする除去装置は、ほとんど市販されていない。
【０００５】
浄化手段として、光触媒機能性膜を使用したものも多い。光触媒機能性膜に紫外光等を照射することにより、光触媒が励起し、化学物質を分解するものである。しかし、光触媒の特性上、反応速度が遅く少量の化学物質除去には対応できるが、量が多くなると処理が追いつかず、多量の処理には向いていない。
【０００６】
そうした光触媒による分解反応の効率を改善するために、光触媒励起用光源と、光触媒機能性膜との位置関係は工夫されており、特開２０００−２６２６０６号公報においては、光触媒管を複数本並列に配置した空気浄化装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２６２６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光触媒は紫外線等の照射で励起され、ＶＯＣ等を分解するが、分解生成物が光触媒機能性膜近傍で滞留すると、光触媒にVOC等が供給されなくなり、新たな分解を阻害する。
【０００９】
光触媒機能性膜近傍で分解生成物が滞留するのを防止するためには、光触媒機能性膜近傍の気体流速を速い状態で維持する必要があるが、家庭やオフィス、病院などの静かな環境下では、ファン風量を落として運転する場合が多くあると考えられ、その結果、光触媒機能性膜近傍での気体流速を維持できず遅くなってしまい、分解効率が低下する。
【００１０】
本発明は、ファン風量を落としても、光触媒機能性膜近傍で流速が遅くならず、光触媒による分解効率が低下しない空気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る空気浄化装置は、前記空気浄化装置内の光触媒機能性膜近傍において、光触媒で分解された分解生成物の滞留を抑えるために、前記空気浄化装置内のファン風量を落としても、流速を確保するように、気体流路断面積を変化させることを特徴とする。
【００１２】
前記ファン風量に応じて、気体流路断面積を調整するために、蓋式、シャッター式等の調整機構を追加する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】反応管の構成を示す図である。
【図２】反応管集合体の構成を示す図である
【図３】本発明の実施形態に係る空気浄化装置の構成を示す図である。
【図４】ファン風量と反応管内流速の関係を示す図である。
【図５】気体流路断面積と反応管内流速の関係を示す図である。
【図６】反応管内流速と汚染空気等の分解効率の関係を示す図である。
【図７】反応管の吸気口をグループで開閉する例を示す図である。
【図８】反応管の吸気口を個別に開閉する例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る空気浄化装置において吸気口部分の構成を示す図である。
【図１０】空気浄化装置のスライドシャッターの構成を示す図であって、スライド機構で反応管の吸気口を1本あるいは2本毎に塞ぐ機構である。
【図１１】空気浄化装置のスライドシャッターのシャッター収納部の構成を示す図である。
【図１２】反応管内に設けた渦巻き気流発生構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
光触媒を塗布した活性炭等の吸着物質を円筒形の管内内壁に固着させ、この円筒管とほぼ同等の長さを持つ光触媒励起用光源を前記円筒管内に挿入し、該内壁物質と光触媒励起用光源との距離が均一になるよう前記光源を中心部に固定したものを反応管と呼ぶ。
【００１５】
前記反応管の内部が、浄化すべき気体の流路となる。
【００１６】
光触媒励起用光源と光触媒機能性膜の間隔は、分解反応を効率良く行う距離に設定する。間隔については、
【特許文献１】におて、一例が示されている。
【００１７】
空気浄化装置に求められる処理能力によって、必要な数の反応管を並列に配置し各反応管内により絞り込まれた流路における空気の流速を満たすため静圧の大きなファンを設置する。
【００１８】
本発明の一実施例を説明する。空気浄化装置は、ファンと複数の反応管を集合させてなる反応管集合体により構成され、排出口側に設けた該ファンにより装置内に負圧を作り汚染空気を前記空気浄化装置内に吸い込み、汚染空気が反応管集合体の内部を通過する間に分解・吸着され、浄化された空気をファンで装置外部に送り出す。他の例では吸気口側にファンを設けて装置内に正圧を作ることで、反応管内に反応に必要な空気の流速を作り出す事でも実現できる。
【００１９】
ファンの風量を低減させる場合、気体流路を反応管単位で閉じることで断面積を小さくし、ファン風量が小さくても、前記反応管内の必要な流速を確保することができる。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づき、詳細に説明する。
【実施例２】
【００２１】
本発明の一実施例では、図１に示すような反応管２が、図２のように６本の反応管集合体を構成している。空気浄化装置の処理能力と設置面積から制約される大きさによって、反応管２の並列数、配置方法は変更可能である。
【実施例３】
【００２２】
反応管２は、図１のように、円筒の内壁全面にバインダーで活性炭５を固定し、光触媒機能性膜６でコートしている。
【実施例４】
【００２３】
反応管２の円筒の中心に、棒状の光触媒励起用光源４が設置されており、この光触媒励起用光源４で光触媒を励起させる。光源は、光触媒の励起と殺菌のための紫外線を効率よく発生させる機能があれば、方式を問わない。冷陰極管や熱陰極管、又はLEDなどの半導体による発光装置等でも良い。
【実施例５】
【００２４】
各反応管の内部が、汚染空気１１の流路となる。紫外線で励起された光触媒が、ＶＯＣや臭気物質などの化学物質を分解し、活性炭５に分解生成物を吸着させている。
【実施例６】
【００２５】
前記のメカニズムにより、反応管２を通過した空気は、VOCや臭気物質が除去された清浄空気１０となる。
【実施例７】
【００２６】
光触媒励起用光源４の形状は、反応管２内の光触媒反応に必要な光強度が得られれば、棒状に限らず、U字管形状でも構わない。それに応じて、反応管２の断面形状も楕円等に変えることも可能である。
【実施例８】
【００２７】
図３は、反応管集合体と、ファン８による空気浄化装置の概略図である。
【実施例９】
【００２８】
ファン８により汚染空気１１を装置内に取り込み、反応管集合体で浄化された清浄空気１０を、装置の外に排出する。
【実施例１０】
【００２９】
反応管集合体は、ファン８による空気の流れの中に入るような構成であれば、その配置は図示した方法による必要はない。反応管集合体の両側にファン８が存在する形でもよい。反応管２内の流速が確保されれば、ファンの位置も規定されない。
【実施例１１】
【００３０】
図３に示す空気浄化装置概略図において、ファンの風量と反応管内流速の関係を表したグラフは、圧力損失を無視すれば、一般的に図４のような関係になる。ファンの風量に比例して、反応管内流速は変化する。
【実施例１２】
【００３１】
ファンの風量は、強・中・弱のように段階的に切替えるものが一般的であるが、風量を連続的に変化させることも可能である。
【実施例１３】
【００３２】
家庭やオフィス、病院などの静かな環境下、あるいは大風量での吹き出しを好まない環境下では、ファン８の風量を落として運転する場合が多くあると考えられ、その場合反応管２内を通過する空気の流速も遅くなる。
【実施例１４】
【００３３】
その結果、反応管２内の光触媒機能性膜近傍に反応生成物が滞留しやすくなり、新たな汚染空気の供給が阻害され、分解効率が悪化する。
【実施例１５】
【００３４】
ファン８の風量を下げた場合でも、良好な分解効率に必要な反応管２内流速を維持するためには、気体流路断面積を小さくして、単位面積当たりの流速を上げればよい。
【実施例１６】
【００３５】
排気風量は、単位面積当たりを通過する風の体積なので、単位面積と流速の積で表現される。ゆえに、ファン８の風量をパラメータとした、気体流路断面積と反応管内流速の関係は、圧力損失を無視すれば、図５のようになる。
風量が一定且つ圧力が維持されれば、通過する断面積が小さくなると、それに反して流速は速くなる。
【実施例１７】
【００３６】
また、反応管内の流速と光触媒機能性膜近傍でのＶＯＣ等分解効率のグラフは、図６のようになる。
風速が増すことで分解効率は上昇する。風速の上昇に伴って分解効率の伸びは緩くなるが、右上がりの特性を示す。
【実施例１８】
【００３７】
図５、図６より、ファン８の風量を下げても、気体流路断面積を小さくすることで、反応管２内の流速を確保でき、その結果、分解効率が低下するのを防ぐことができる。
【実施例１９】
【００３８】
次に、気体流路断面積を調整する方法について説明する。
【実施例２０】
【００３９】
反応管集合体は、図２のように、複数の反応管２で構成されている。
【実施例２１】
【００４０】
反応管集合体のうち、一部の反応管２の吸気口に蓋をすることで、蓋のない反応管２内の流速を上げることができる。図３のような空気浄化装置においては、反応管２の両端口で、ファン８に遠い方が吸気口となる。
【実施例２２】
【００４１】
蓋の一例を図７に示す。図７は１枚の蓋１３で、全６本の反応管２のうち、３本の反応管２の吸気口を閉じることができる。これにより、空気が通過する空間は半分となり、圧力損失を無視した一般的な解釈では、蓋のない反応管２内の流速は蓋をする前の２倍となり、ファン８の風量低下による分解効率低下を抑えることができる。
【実施例２３】
【００４２】
別の蓋の例を、図８に示す。図８は、蓋１３が反応管毎に分離されていて、反応管を個別に閉じることができる。図８では、蓋を付けた反応管は３本であるが、全６本にそれぞれ蓋を付けることで、６本の反応管それぞれに蓋をするか否かの制御が可能となり、全てを閉じての動作は無いものの、調整の範囲が広がる。
【実施例２４】
【００４３】
図７、図８は一例としてドアタイプの蓋の例を示したが、方式はこの例に拘らない。反応管２の吸気口或いは排気口の開閉制御ができるものであれば、他の方式でも構わない。
【実施例２５】
【００４４】
図７、８では反応管２の吸気口を個別に開閉することで、吸気口が閉じていない残りの反応管２内の流速を確保する方法例を示したが、開閉の方法として空気浄化装置の吸気口を段階的に調整することも可能である。
【実施例２６】
【００４５】
図９の例では、空気浄化装置の反応管毎の吸気口部面積を調整するシャッター形式の遮蔽板を設けることで、反応管集合体の個々の反応管内の流速を調整することができる。
【実施例２７】
【００４６】
図１０のように、両側からスライド式シャッター９を出し入れして、吸気口を反応管単位で個別に完全に閉じて面積を調整する方法が考えられる。図１１のように、両側のシャッターを空気浄化装置の筐体内壁に沿うように収納すれば、シャッターを追加することで変わる空気浄化装置筐体１の大きさを、最小限に抑えることができる。
【実施例２８】
【００４７】
全体の風量を下げながら、反応管内の光触媒機能性膜表面流速を確保する別の方法として、反応管内に渦巻き状の流れを起こさせるために、図１２のような空気に渦巻き気流を発生させるための回転案内羽根１４を光触媒励起用光源からの光を阻害しない形で、吸気口や反応管内の一部あるいは複数個所に設けることも有効である。
【符号の説明】
【００４８】
１  空気浄化装置筐体、  ２  反応管、    ３  バインダーを塗布した反応管内壁、  ４  光触媒励起用光源、  ５  活性炭、  ６  光触媒機能性膜、  ７  光触媒励起用光源電極、  ８  ファン、  ９  スライド式シャッター、  １０  清浄空気、  １１  汚染空気、  １２  空気浄化装置吸気口、  
１３  蓋、１４  回転案内羽根。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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