(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
葉と根を持つ植物(14)と、当該植物の根及び根と共生する微生物を保持する培養基質(48)と、培養基質を収容する鉢容器(12)と、培養基質に植物の成育に必要な水を供給する密閉水槽(20)と、培養基質を通して空気を吸い込む排気ユニット(30)とを備えており、排気ユニット(30)は、培養基質(48)に囲まれた吸気管(42)と、この吸気管に連通する中空の支柱(34)と、この中空の支柱を通過する空気の送風手段(38)及び当該空気中の病原菌などの微生物の破壊手段(37)とを備え、空気中に含まれた化学物質を培養基質で吸着して植物及び微生物でこの化学物質を生物学的に分解するとともに、培養基質を通過した空気中に含まれた病原菌等の微生物を排気ユニットで除去・破壊することを特徴とする、植物の働きを利用した空気清浄器。
【請求項２】
請求項１記載の植物の働きを利用した空気清浄器において、培養基質(48)が多孔質物質(50)と触媒機能及び化学吸着性を有する物質(49)とからなることを特徴とする、植物の働きを利用した空気清浄器。
【請求項３】
請求項１又は２記載の植物の働きを利用した空気清浄器において、排気ユニット(30)は、培養基質(48)中に設置された複数の吸気管(42)と、吸気管を介して空気を吸い込むファン(38)と、ファンの囲いのための上側部分(43)と、吸い込まれた空気を加熱する電燈(37)とを備えており、これらがファンによって培養基質中を通って流れてきた空気(39)を受け入れ、空気を加熱するために電燈部分に空気を送り、加熱された空気を清浄な空気(60)として大気に放出することを特徴とする、植物の働きを利用した空気清浄器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の装置は、室内空気を清浄に維持する装置に関し、特に、植物及び植物の根と共生している微生物の働きを利用して室内空気を清浄に維持する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
室内空気を浄化するために使用されている在来型の空気フィルターや加湿器は、物理的あるいは物理・化学作用を利用している。これらの機器では、正常な機能を保つために、フィルターを定期的に交換する必要があるが、適切な時期にフィルターが交換されないおそれがあるばかりでなく、フィルターの交換に費用がかかる問題や、使用済フィルターの廃棄の問題がある。
【０００３】
一方、室内植物（ハウスプラント）は、植物内、植物の根や植物の成長を助成する培養基質（例えば土壌や石）に生息している微生物の量をコントロールしており、これらの生物学的な活動が、いろいろな空気が運んでくる汚染物質、特に空気で運ばれる炭化水素類を生物学的に分解することが知られている。
【０００４】
普通の室内植物が根や根の周囲に微生物を培養し、揮発性の有機化学物質を分解・破壊するという事実は、ウォルバートン他（１９８４年）の研究論文「エネルギー効率の高い家屋から室内空気汚染物質を除去するための観葉植物」Ｅｃｏｎｏｍｉ  Ｂｏｔａｎｙ（経済的な植物学）誌３８巻（２）２２４−２２８ページ及びＢ．Ｃ．ウォルバートンとＪ．Ｄ．ウォルバートン（１９９３年）の研究論文「植物と土壌微生物：室内環境からのホルムアルデヒド、キシレンとアンモニアの除去」ミシシッピー科学アカデミー誌４１巻（２）９９−１０５ページに実証されている。
【０００５】
通常、室内植物は、鉢容器に収容した土壌中で栽培されて室内に置かれている。室内植物を成長維持していくための一般的な問題としては、水と肥料を「いつ」「どの程度の量」を与えるか、ということである。水不足、水過剰といった問題を避けるために、自動給水あるいは不在の際の植物への給水に関して多数の発明が行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
土壌で成長栽培する植物を用いて、室内空気に含まれている化学的な毒素を生物学的に除去したり分解する場合には、次のような問題を考慮しなければならない。すなわち、植物の生命を維持するために鉢容器に収容した土壌に水と肥料を頻繁に与えなければならないという問題、湿った鉢用土壌はアルゲン（アレルギーを起こす物質）として知られるかびの胞子の成長に適した理想的な環境を作り出すという問題、鉢皿に溜めている水はかびやべと病菌の成長にとってやはり理想的な場所であり、水を過剰に与えたり水があふれた場合、かびやべと病菌が床の上で成長することになるという問題である。
【０００７】
本発明の主目的は、室内空気に含まれている有害な気化化学物質を除去する機能、室内空気の湿度を上昇させる機能及びかびの胞子の量を減少させる機能を持った空気清浄器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、植物及び植物の根と共生している微生物の働きを利用しており、次のような手段から成っている。すなわち、生きた植物を維持するための鉢容器１２と、多孔質物質５０と触媒機能及び化学吸着性を有する物質４９とで構成され鉢容器に入れる培養基質４８と、生きた植物の根まで培養基質を通して水を供給することを可能にする鉢容器に付属した密閉水槽２０と、培養基質に空気を通過させるファン３８と、鉢容器内またはこれに隣接してに設置される排気ユニット３０とを備えている。多孔質物質５０としては、軽石、発泡煉石、膨張頁岩、天然土石の発泡品、天然土の焼成品、多孔質硝子及び再資源化により製造された人工土壌がある。触媒機能及び化学吸着性を有する物質４９としては、木炭、活性炭、天然ゼオライト、人工ゼオライト、バーミキュライト及び再資源化により吸着性能及び触媒性能を付与した物質がある。
【０００９】
排気ユニットの上側部分４３は、培養基質を通過してきた空気３９を引き込むファンの囲いになっている。ファンの隣に位置する電燈３７は、培養基質を通ってきた空気を加熱し、空気に含まれている病原菌等の微生物を殺す機能を有している。加熱された空気は、清浄化された空気６０として室内に放出される。そして培養基質中に設置した複数の吸気管４２は、ファンの力によって培養基質から吸い込まれてくる空気の受け取り口になっており、また空気を加熱するための電燈へ空気を導く通路にもなっている。
【００１０】
次に前記空気清浄器に好適な室内植物の例を示す。これらの室内植物は、育てやすさ、管理のしやすさ、害虫に対する抵抗力、有害な気化化学物質の除去率及び蒸散率について試験を行い、各試験の成績を合計した総合得点の高いものから順に列挙されている。アレカヤシ、カンノンチク、カマエドレア・ザイフリッツィー、インドゴムノキ（ゴムノキ）、アオワーネッキー／ドラセナ“ジャネット・クレイグ”、セイヨウキヅタ、シンノウヤシ、フィクス・アリイ、ボストンタマシダ、スパティフィラム、ドラセナ・フラグランス“マッサンゲアナ”／幸福の木、ポトス、ネフロレピス・オブリテラータ、ポットマム、ガーベラ、ドラセナ“ウォーネッキー”、ベニフクリンセンネンボク、フィロデンドロン・エルベスケンス、シンゴニウム、ディフェンバキア“エキゾチカ・コンパクタ”、テーブルヤシ、ベンジャミンゴムノキ（ベンジャミン）、ブラッサイ・アクティノフィラ、ベゴニア・センパフローレンス、フィロデンドロン・セロウム、ヒメカズラ、サンセベリア・トリファスキアタ、ディフェンバキア・カミーラ、フィロデンドロン、ドメスティクム、シマナンヨウスギ、ホマロメナ・バリシー、マランタ・レウコネウラ“ケルショビアナ”、矮性バナナ、クリスマス・カクタス（シャコバサボテン）、イースター・カクタス、シッサス・ロビフォリア“エレン・ダニカ”（俗にグレープアイビー）、コヤブラン、デンドロビウム、ナカフオリヅルラン（オリヅルラン）、アグラオネマ“シルバー・クイーン”、アンスリウム、クロトン、ポインセチア、アザレア、カラテア、アロエベラ、シクラメン、エクメア・ファスキアタ（アナナス）、チューリップ、ファレノプシス（コチョウラン）、カランコエである。
【００１１】
このうち、ボストンタマシダ、ポットマム、ガーベラ、シンノウヤシ及びアオワーネッキーはホルムアルデヒドの除去能に優れている。アレカヤシ、シンノウヤシ、ファレノプシス、ディフェンバキア“カミーラ”、ベニフクリンセンネンボク及びデンドロビウムはキシレン及びトルエン除去能に優れている。カンノンチク、ホマロメナ・パリシー、コヤブラン、アンスリウム及びポットマムはアンモニア除去能に優れている。人間が呼吸によって放出するバイオエフルエント（生体排気）にはメチルアルコールやアセトン、エチルアセテートが含まれており、スパティフィラムはこのバイオエフルエント中のアセトンやメチルコール、エチルアセテートの除去能に優れている。従って、これらの室内植物によって、室内空気の質（ＬＡＱ）を高品質に維持することができる。
【００１２】
【作用】
この発明の空気清浄器は、鉢容器１２と密閉水槽２０を備えている。密閉水槽には、水のレベルを示す水準計やキャップ付の水さし口を設けておくのがよい。鉢容器の培養基質は、空気中に浮遊している有機化学物質（気化化学物質）を取り込み、根と共生している微生物によって化学物質を分解する機能及び植物の活力を強化する機能をも持っている。鉢容器１２は、密閉水槽の底まで伸びている底部にスリット１３が設けられており、これを通過した水は、粒状の多孔質物質５０を通って植物の根まで上がっていく。密閉水槽は、密閉できる水さし口が設けられているため、水中のかびの胞子のような細菌が室内空気に露出しない。
【００１３】
密閉水槽を大きくしてやれば大きな植物にも適応でき、排気ユニット３０を取り付けたときにも十分な安定性を持たせることができる。また、通常の小型の鉢容器に見られるような植物の根の急速な乾燥が防止でき、水や肥料の補給を１〜３か月毎にすればよくなる。
【００１４】
この発明の空気清浄器は、多孔質で化学吸着性を有する無土壌培養基質を利用して植物の成長栽培を行う無土壌栽培であり、無土壌培養基質４８の粒状の多孔質物質５０は、表面積が大きいので連続的に水を植物の根に吸い上げていき、根を湿らせる効果を持つ。これら粒状の多孔質物質５０を含む無土壌培養基質は、排気ユニット３０と共用することによって、さらに空気浄化能力を増加させることができる。
【００１５】
排気ユニット３０の吸気管４２が設置された無土壌培養基質は、空気中の気化化学物質の除去率を高める活性炭等の触媒機能及び化学吸着性を有する物質４９を含んでいる。これらの物質に吸着された化学物質は、植物の根に共生している微生物によって食物として処理され、また微生物や根のエネルギー源となる。
【００１６】
この発明の空気清浄器は排気ユニット３０を備えており、空気清浄化能力を増大させることができ、空気中に残留している化学毒素（気化化学物質）や病原菌等の微生物を電燈の発生した熱で破壊できる。即ち、ファン３８は、ガラスの囲い４３の中にある熱い電燈３７のところに大量に空気をゆっくりと通過させるために使われる。電燈３７は、ファンによって送られる空気が電燈近辺を通過した際に、空気中の化学毒素や病原菌等の微生物を破壊する役目をしている。また、ガラス容器４３の内側にある電燈３７の熱エネルギーを、空気清浄化プロセスの補強要素として利用できる。電燈３７は空気流量を増加させることができ、光源として作用し、大気中から微生物を除去する能力を増加する加熱領域を与えることができる。多孔質で化学吸着性を有する無土壌培養基質を併用してやれば、培養基質に栽培された室内植物の空気浄化能力を３５倍まで増加させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜３は本発明の実施の形態を示したものであり、図１は空気清浄器１０のテーパ状の鉢容器１２と厚い円板状の密閉水槽２０を備えたものである。鉢容器１２は、室内植物を栽培する培養基質を収容する空所９、周壁１６、底板１１及び容器のすきま部１８からできている。鉢容器１２の底板１６は大きな密閉水槽２０の底板にしっかりと取り付けられており、密閉水槽には水さし口が設けられている。水さし口のキャップ２２の部分から密閉水槽２０に給水ができる。
【００１８】
密閉水槽２０は、水面高さ２４を表示する水面計ののぞき窓２６を備えている。水面計は密閉水槽に連通されている。この機構を採用することによって、密閉水槽内の水が室内空気に接触しないようにすることが可能である。したがって一般の鉢用土壌に水を与えた場合にみられるかびの胞子の培養を、本発明のシール法で防止することができる。水面の高さ２４は、図１に示したように外部から観察できる。
【００１９】
鉢容器の培養基質４８は空孔率が高く多孔質物質（例えば軽石）５０と触媒機能及び化学吸着性を有する物質（例えば活性炭）４９とで構成されており、この培養基質にゴールデンポトス等の室内植物が栽培されており、この図から鉢容器１２中の植物１４への水と肥料の供給方法が明らかである。
【００２０】
鉢容器１２の底部１５に設けられたスリット１３は、密閉水槽２０から植物鉢容器１２に水が吸い上げられることを可能にしている。多孔質物質５０を通過して、植物の根１７と微生物１９まで水は吸い上げられる。培養基質４８の機能は、室内植物１４を維持する役目と毛細管作用で水や栄養素を密閉水槽２０から鉢容器１２や植物１４の根１７に吸い上げる役目とを担っている。密閉水槽２０や鉢容器は、後述する排気ユニット３０の基部３２を保持する基部２１を備えている。
【００２１】
図２は排気ユニットの部分断面斜視図である。この排気ユニット３０は、培養基質を通して室内空気を吸い込む構造をしており、肉厚円板状の基部３２、中空パイプからなる支柱３４、電球３７の取付け部分３６及びファン３８とからなる。さらに、排気ユニット３０の支柱３４に空気を導くために、多数の孔が窄孔されたフィルター管（吸気管）４２が設けられている。排気ユニット３０が鉢容器１２に組み込まれると、フィルター管４２は鉢容器内の培養基質の部分に位置する。排気ユニット３０の機能については後述する。
【００２２】
図３は排気ユニットを組み込んだ鉢容器と密閉水槽の側面図である。排気ユニット３０が鉢容器１２内に据え付けられると、ファン３８と電球３７は、鉢容器１２の室内空気の浄化パワーを１５〜３５倍増大させる。図３に示すように、植物の根１７と不活性な培養基質４８は、根圏あるいは根域と呼ばれる領域、つまり、植物の根１７と共生関係にある自然発生した微生物が存在する領域を形成する。根に関係した微生物と植物は、培養基質４８から栄養素や化学物質を共同して取り入れる。培養基質のうちの非常に多孔質な物質５０は、葉２７がまわりの室内空気へ水分を発散するように、植物の根１７への空気の流量を増大させる役割を果たす。つまり培養基質４８のうちの非常に多孔質な物質５０は、根の微生物１９への汚れた空気の露出量を増大させ、微生物のバイオ作用で汚染物質が分解されるのを促進させる役目を担っている。
【００２３】
次に上記構成の空気清浄器における室内空気の浄化機能を説明する。室内の汚れた空気（矢印３９）は、多孔質物質５０や触媒機能及び化学吸着性のある物質４９で囲まれたフィルター管４２を通って下降していく。臭く汚れた空気３９は多孔フィルター管４２の空気取り入れ口から入り、空気中の毒素は多孔質物質５０や触媒機能及び化学吸着性に優れた物質４９に吸着されて除去される。吸着された化学物質は物質４９のもつ触媒機能が微生物の生化学反応を促進してすみやかに分解される。
【００２４】
これらを通過した空気は、それからファン３８によって排気ユニット３０の支柱３４を通って引上げられ、ガラス球状容器４３で囲まれた熱電球３７の表面を通過する。十分加熱されたガラス球状容器４３で、空気中の細菌は破壊される。その後、空気は出口から出ていき、新鮮で純粋な空気（矢印６０）として室内に放出される。
【００２５】
電球３７からの熱は、空気取り入れ用の多孔フィルター管４２とそれを囲んでいる触媒機能及び化学吸着性のある物質４９及び多孔質物質５０を通過したあとの空気に残留している病原菌等の微生物を破壊する。電球の傘４０は、植物の葉２７に光を直接供給し、植物の成長を促進強化する。また、電球３７に美的な価値を与える。活性炭その他の物質４９や軽石等５０に吸着した毒素は、植物の根１７や微生物によって生物学的に清浄化される。実施形態の装置は、通常の土壌を使って同じ植物を成長させる従来装置よりも、有害な気化化学物質の除去率が２０〜５０％高く、室内空気清浄化能力が３５倍である。
【００２６】
【発明の効果】
上記空気清浄器を用いて下記の試験を行い、その性能を確認した。
６０ｃｍ×６０ｃｍ×９０ｃｍの密閉容器中に一定濃度のホルムアルデヒドを入れたあと、上記空気清浄器を入れて密閉し、一定時間後に容器内の空気に含まれるホルムアルデヒド濃度を測定し、その初期濃度との差から除去率を求めた。
【００２７】
〔試験１〕土壌の種類と土壌バクテリアの有無によるホルムアルデヒド除去能力の比較
【００２８】
【表１】
0004203142.tif 000002
【００２９】
天然土壌は滅菌することにより除去率は低下する。また、人工土壌のみの場合は除去能力は有しない。天然土壌も人工土壌も植物を植えることにより除去率が向上する。植物を植えた天然土壌と植物を植えた人工土壌を比較すると、人工土壌の方が除去能力が高い。
【００３０】
〔試験２〕植物の種類による天然土壌／人工土壌によるホルムアルデヒドの除去
能力の比較
【００３１】
【表２】
0004203142.tif 000003
【００３２】
各植物とも、天然土壌に比べ人工土壌の方がホルムアルデヒドの除去能力が高い。
【００３３】
〔試験３〕排気ユニット付空気清浄器における、室内空気のホルムアルデヒドの除去能力の経年変化の比較
【００３４】
【表３】
0004203142.tif 000004
【００３５】
２年経過後も除去能力は変わっていない。土壌中微生物により化学物質の除去能力が維持されている。従ってフィルター交換が不要である。
【００３６】
〔試験４〕排気ユニット付き空気清浄器の化学物質の除去能力の比較
植物としてゴールデンポトスを使用し、６０ｃｍ×６０ｃｍ×９０ｃｍの密閉容器中に空気清浄器を入れて、ファン風量７２リットル／分、電球１００Ｗ白熱球、電球の表面温度１０２度に維持し、一定時間後に容器の空気に含まれるホルムアルデヒド濃度を測定し、その初期濃度との差から除去率を求めた。
【００３７】
【表４】
0004203142.tif 000005
【００３８】
ポトスのみでもメチルアルコールの除去能がある。電球を点燈することによりメチルアルコールの除去量は増大し、ホルムアルデヒド、キシレンの除去能はわずかに向上した。ファンを運転することにより、何れの化学物質も著しく除去能が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】一部を切り欠いて示した鉢容器及び密閉水槽の斜視図
【図２】排気ユニットの側面図
【図３】本発明の空気清浄器の側面図
【符号の説明】
12  容器
14  鉢植物
17  植物の根
20  密閉水槽
21  基盤部
27  葉
30  排気ユニット
36  取付部
37  電球
38  ファン
39  臭く汚れた空気
48  培養基質
49  触媒機能及び化学吸着性を有する物質
50  多孔質物質
60  新鮮で純粋な空気
【図１】
0004203142.tif 000006
【図２】
0004203142.tif 000007
【図３】
0004203142.tif 000008