(57)【要約】【課題】簡易な構成で高い浄化機能を有する空気清浄装置を提供する。【解決手段】本発明の空気清浄装置１は、導入口９から導入された気体を導出口１１から導出する筺体３と、筺体３内に配置された紫外線ランプ５と、円柱状を成して中心軸線を含む中央部に紫外線ランプの挿通孔２１を有するフィルタ７とを備え、フィルタ７は基材に酸化チタンを担持してあると共に基材が多孔質材でできている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入口から導入された気体を導出口から導出する筺体と、筺体内に配置された紫外線ランプと、円柱状を成して中心軸線を含む中央部に紫外線ランプの挿通孔を有するフィルタとを備え、フィルタは基材に酸化チタンを担持してあると共に基材が多孔質材でできていることを特徴とする空気清浄装置。
【請求項２】
フィルタの基材は発泡体でできていることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄装置。
【請求項３】
紫外線ランプは直管であり、フィルタは紫外線ランプの長手方向に沿って隣り合わせに複数個を重ねて配置してあることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄装置。
【請求項４】
紫外線ランプは通風方向に沿って設けてあり、フィルタは紫外線ランプの挿通孔が紫外線ランプ径よりも大きくしてあり、フィルタの挿通孔を気体が流れて導出口から筺体外が導出されることを特徴とする請求項３に記載の空気清浄装置。
【請求項５】
紫外線ランプは、殺菌線の波長帯と、オゾンを発生させる波長帯とを有することを特徴とする請求項１に記載の空気清浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般家庭又は工場等の産業用として用いる空気清浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、通風路に設けた板状の光触媒フィルタに紫外線ランプを照射してなる空気清浄装置が開示されている。
【０００３】
この特許文献１の技術では、紫外線ランプは通風路から外れた位置に設けて、板状の光触媒の表面に向けて紫外線を照射しており、光触媒フィルタは酸化チタンを分散した液体を薄板状基材に塗布し或いは含浸した構成となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２２３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、紫外線ランプは板状光触媒の一側に設けてあると共に紫外線ランプは送風路から外れた位置に配置してあるから、送風路内にある光触媒に一様に紫外線を照射し難く、例えば、紫外線ランプに近い位置にある光触媒フィルタの一側には充分な紫外線が照射されても、紫外線ランプから離れた位置にある光触媒フィルタの他側では受ける紫外線が少なく、光触媒フィルタに照射される紫外線に偏りが生じる為、フィルタにおいて光触媒機能の活性化を充分に図れないという問題がある。
【０００６】
また、光触媒フィルタは酸化チタンの微粒子を分散した液体を送風路に沿う基材表面のみに塗布したものであるから、気体と酸化チタンとの接触面積に限界があり、酸化チタンによる光触媒機能を充分に得られ難いという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、簡易な構成で高い浄化機能を有する空気清浄装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決する為に、請求項１に記載された発明は、導入口から導入された気体を導出口から導出する筺体と、筺体内に配置された紫外線ランプと、円柱状を成して中心軸線を含む中央部に紫外線ランプの挿通孔を有するフィルタとを備え、フィルタは基材に酸化チタンを担持してあると共に基材が多孔質材でできていることを特徴とする。
【０００９】
酸化チタンは、アナターゼ型二酸化チタンが好ましい。
【００１０】
フィルタの基材は、アルミナ、カーボン、繊維等製であることが好ましい。
【００１１】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、フィルタの基材は発泡体でできていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、紫外線ランプは直管であり、フィルタは紫外線ランプの長手方向に沿って隣り合わせに複数個を重ねて配置してあることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載された発明は、請求項３に記載の発明において、紫外線ランプは通風方向に沿って設けてあり、フィルタは紫外線ランプの挿通孔が紫外線ランプ径よりも大きくしてあり、フィルタの挿通孔を気体が流れて導出口から筺体外に導出されることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、紫外線ランプは、殺菌線の波長帯と、オゾンを発生させる波長帯とを有することを特徴とする。
【００１５】
殺菌線の波長帯は主波長が２５４ｎｍであり、オゾンを発生させる波長帯は主波長（以下、オゾン線という）が１８５ｎｍである。尚、オゾン線は殺菌線に対する相対強度が１０％〜３０％程度が好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、導入口から導入された気体は、紫外線ランプの照射により殺菌される。更に、気体は酸化チタンを担持したフィルタを通過することにより酸化チタンの光触媒機能によっても殺菌及び浄化されるので、高い浄化機能を得ることができる。特に、酸化チタンの光触媒機能により気体中にあるアンモニア、タバコ臭やアルコール性溶剤等の分解を図ることができる。
【００１７】
酸化チタンを担持したフィルタに紫外線ランプを挿通する構成としているので、紫外線ランプと酸化チタンとが紫外線ランプの周囲に近接配置していることから、紫外線照射による酸化チタンの光活性を高めることができる。
【００１８】
また、フィルタを円柱状としてその中央に紫外線ランプを配置しているので、紫外線ランプの周囲にある酸化チタンに均等に紫外線を照射できると共に、紫外線ランプの全周囲に亘って紫外線の近接照射が可能となる。
【００１９】
酸化チタンを担持したフィルタは多孔質としてあるので、酸化チタンと気体との接触面積を大きくとることができ、光触媒作用による気体の清浄化を高めることができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を奏すると共に、フィルタが軽量で取り扱い易い。また、基材に多数の通気孔を容易に形成できる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の効果を奏すると共に、フィルタの部分的な修理や交換が容易にでき、メンテナンスがし易い。
【００２２】
また、紫外線ランプの長手方向に亘って全体を光触媒フィルタで覆うことができるので、紫外線が外部に漏れるのを防止できる。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の作用効果を奏すると共に、フィルタの挿通孔を主な気体流路としてあるので、気体を整流できると共に紫外線ランプの紫外線による浄化作用と二酸化チタンによる光触媒による浄化作用とを有効に受けるとことができる。
【００２４】
請求項５記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を奏すると共に、紫外線ランプの殺菌線による空気洗浄と、二酸化チタンによる光触媒作用による空気清浄と、オゾン発生による空気清浄との相乗効果を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係る空気清浄装置の縦断面図であり、図２は本発明の実施の形態に係る空気清浄装置を導入口側から見た正面図であり、図３は図１に示すファイルタの斜視図であり、図４〜図１１は本実施の形態に係る空気清浄装置を用いた実験データのグラフである。
【００２６】
本発明の実施の形態に係る空気清浄装置１は室内の天井２に吊り下げて設置されるものであり、図１に示すように、筺体３と、紫外線ランプ５と、フィルタ７とを備えている。
【００２７】
筺体３は、略円筒形状であり、一側部に気体の導入口９が設けてあり、他側部に導出口１１が設けてあり、導入口９には塵等を除去するプレフィルタ１３が装着されている。導出口１１には、送風ファン１５が設けてあり、矢印で示すように、筺体内３の減圧により導入口９から気体を取り込み、導出口１１から導出するようになっている。
【００２８】
紫外線ランプ５は、直管の紫外線ランプ５であり、一端を導入口９向けて他端を導出口１１に向けて配置してある。紫外線ランプ５は、点灯装置１７に接続されて、点灯が制御されている。紫外線ランプ５は、外径６ｍｍであり、長さが３６０ｍｍである。
【００２９】
紫外線ランプ５は、オゾンを発生させる波長（１８５ｎｍ、以下オゾン線）、殺菌線といわれる波長（２５４ｎｍ）を主として有している。本実施の形態では、紫外線ランプ５として株式会社東芝製のＧＬＳ―６Ｔを用いており、消費電力は６Ｗで、殺菌線に対するオゾン線の相対強度は約２０％である。
【００３０】
図３に示すように、フィルタ７は中空を有する円柱形状を成し、円柱の中心軸線を含む中央部に紫外線ランプ５の挿通孔２１を有している。このフィルタ７は本実施の形態では、内径８０ｍｍ、外径１２０ｍｍ、高さ約５０ｍｍであり、図１に示すように、５個のフィルタ７を紫外線ランプ１５に沿ってフィルタの端面を互いに隣り合わせにして直列に配置しており、複数のフィルタ７で紫外線ランプ５を覆っている。
【００３１】
図１に示すように、フィルタ７の外周面は筺体３の内周面に僅かな隙間を空けて設けてあり、筺体３内の気体は導入口９から導出口１１に向けて、主にフィルタ７の挿通孔２１を通過するようになっている。
【００３２】
フィルタ７の基材２３には、酸化チタンが担持してある。基材２３は、本実施の形態では、アルミナを発泡して形成してあり、図３に抜き出して示すように、いわゆるスポンジ状に多数の通気孔２５を形成してある。通気孔２５は孔の数が５個／２５ｍｍ〜２０個／２５ｍｍ（直線２５ｍｍの中に含まれる孔の数、以下、５個／２５ｍｍは＃５、２０個／２５ｍｍは＃２０という）が好ましい。
【００３３】
酸化チタンは、例えば、基材に混入したり、又は酸化チタンを含む溶液に含浸することにより、基材２３に担持している。
【００３４】
次に、本実施の形態に係る空気清浄装置１の作用、効果について説明する。送風ファン１５の駆動により、導入口９から筺体３内に導入された気体は、紫外線ランプ５の照射により殺菌されると共に酸化チタンを担持したフィルタ７を通過して酸化チタンの光触媒機能によっても殺菌、分解により浄化される。また、紫外線ランプ５からはオゾン生成線も照射されてオゾンが生成されるので、オゾンによっても殺菌・脱臭を図ることができる。尚、生成されたオゾンは送風ファン１５により室内にも送風される。
【００３５】
本実施の形態によれば、酸化チタンを担持したフィルタ７に紫外線ランプ５を挿通する構成としているので、紫外線ランプ５と酸化チタンとが近接して位置し、紫外線の照射による酸化チタンの光活性を高めることができる。特に、一般に使われている３６５ｎｍの紫外線よりも光エネルギの大きい波長帯であるオゾン線（１８５ｎｍ）と殺菌線（２５４ｎｍ）を使用しているので、酸化チタンの光活性を高めて、酸化チタンの光触媒機能によっても気体（空気）を浄化する。即ち、導入口９から導入された気体は紫外線、オゾンのほかに酸化チタンの光触媒機能によっても殺菌及び浄化されるので、高い浄化機能を得ることができる。
【００３６】
酸化チタンを担持したフィルタ７には多数の通気孔２５が形成してあるので、酸化チタンと気体との接触面積を大きくとることができる。
【００３７】
フィルタ７は挿通孔（中空）２１を有する円柱状として、挿通孔（中空）２１に紫外線ランプ５を配置しているので、紫外線ランプ５の全周囲に亘って、円環状のフィルタ７が担持する酸化チタンに均等に紫外線を照射できる。また、紫外線ランプ５の周囲全体に亘って紫外線の近接照射が可能となる。
【００３８】
また、紫外線ランプ５の周囲には厚みのあるフィルタ７が介在するので、紫外線ランプ５が筺体３から漏れて直接人体等に照射されるのを防止できる。
【００３９】
本実施の形態では、フィルタ７は、発泡により製造してあるので、フィルタ７が全体として軽量で取り扱い易い。
【００４０】
フィルタ７は中央に挿通孔２１を有する円柱状として、紫外線ランプ５の長手方向に複数個直列に配置しているので、組立てが容易であり、また、一部のフィルタ７の劣化や損傷が生じた場合には、一部のフィルタ７の修理や交換が容易にできる。
【００４１】
次に、本実施の形態の効果確認について、種々の実験を行ったのでその結果について説明する。
【００４２】
（実験例１）
上述した実施の形態に係る紫外線ランプ５とフィルタ７とで構成したものを、テフロン（登録商標）製容器３８０×３８０×３８０ｍｍの容器（チャンバー）内に入れ、容器に外付けしたガス循環ポンプで容器内のガスを循環した。
【００４３】
容器内に測定ガスとしてアセトアルデヒド２０μＬを注入し、吐出量２Ｌ／ｍｉｎのガス循環ポンプで循環し、経過時間毎の容器内におけるアセトアルデヒドの濃度を測定した。その結果を図４に示す。尚、比較の為、紫外線ランプのみでフィルタを装着しないもの（ＵＶ管のみ）についても、同様な実験を行ったのでその結果も合わせて図４に示す。
【００４４】
図４から明らかなように、本実施の形態に係る紫外線ランプ５にフィルタ７を装着した構成（フィルタ有り）では、紫外線ランプ５のみでフィルタ７を装着しないもの（ＵＶ管のみ）と比較して、アセトアルデヒド（タバコ臭）のガス濃度が、当初約２７ｐｐｍあったものが経過時間毎に比例的に低下し、９０分経過後に約１３ｐｐｍにまで低下し、１２０分後には約１０ｐｐｍに低下した。この実験例１から、本実施の形態に係る紫外線ランプ５に酸化チタンを担持したフィルタ７を装着した構成では、タバコ臭の分解に優れることがわかる。
【００４５】
また、本実施の形態に係る紫外線ランプ５にフィルタ７を装着した構成（フィルタ有り）について、ガス循環ポンプの吐出量を２Ｌ／ｍｉｎ、３Ｌ／ｍｉｎ、５Ｌ／ｍｉｎに変えて実験をしたのでその結果を図５に示す。この図５から明らかなように、いずれの吐出量にガス循環量を変えた場合でもタバコ臭の分解能力を得ることができ、吐出量が高ければ分解能力が高い。
【００４６】
（実験例２）
実験例１と同様の条件で、紫外線ランプ５とフィルタ７とで構成したもの（フィルタ有り）と、紫外線ランプ５のみのもの（ＵＶ管のみ）について、測定ガスとして硫化ジメチル（悪臭や腐敗臭）１０μＬを注入して経過時間毎に硫化ジメチルの濃度を測定する実験を行った。その結果を図６に示す。
【００４７】
図６から明らかなように、本実施の形態に係る紫外線ランプ５にフィルタ７を装着した構成（フィルタ有り）では、紫外線ランプ５のみでフィルタ７を装着しないもの（ＵＶ管のみ）と比較して、硫化ジメチル（悪臭や腐敗臭）のガス濃度が経過時間毎に著しく低下し、当初約２８ｐｐｍあったものが９０分経過後にはほとんど検出できなかった。この実験例２から、本実施の形態に係る紫外線ランプ５に酸化チタンを担持したフィルタ７を装着した構成では、悪臭や腐敗臭の浄化に優れることがわかる。
【００４８】
また、紫外線ランプ５とフィルタ７とで構成したもの（フィルタ有り）について、硫化ジメチルの注入量を１０μＬ、２０μＬ、６０μＬと変えた実験をしたので、その結果を図７に示す。この図７から明らかなように、経過時間９０分までは、濃度が低い方がガスの分解に優れるが、１２０分を経過すると濃度が低い場合も高い場合もいずれの場合にもほとんど検出できない程度まで浄化することができた。
【００４９】
（実験例３）
実験例１と同様の条件で、紫外線ランプ５とフィルタ７とで構成したもの（フィルタ有り）と、紫外線ランプ５のみのもの（ＵＶ管のみ）について、測定ガスとしてアンモニアを２０μＬ注入して経過時間毎にアンモニアの濃度を測定する実験を行った。その結果を図８に示す。
【００５０】
図８から明らかなように、本実施の形態に係る紫外線ランプ５にフィルタ７を装着した構成（フィルタ有り）では、紫外線ランプ５のみでフィルタ７を装着しないもの（ＵＶ管のみ）と比較して、アンモニアのガス濃度が経過時間毎に急激に減少した。一方、ＵＶ管のみの場合にはアンモニアガスの分解がなくむしろ増加した。尚、図８において、ＵＶ管のみの場合にアンモニアガス濃度が経過時間毎に僅かに増加しているのは、容器内にアンモニアガスが時間経過と共に拡散した為と考えられる。
【００５１】
（実験例４）
実験例１と同様の条件で、紫外線ランプ５とフィルタ７とで構成したものについて、測定ガスとしてトルエンを１０μＬ注入して経過時間毎にトルエンの濃度を測定する実験を行った。その結果を図９に示す。
【００５２】
トルエンはシックハウス等で問題となる溶剤成分であるが、図９から明らかなように、本実施の形態に係る紫外線ランプ５にフィルタ７を装着した構成では、トルエンの濃度が経過時間毎に比例的に減少し、当初約１２ｐｐｍあったものを１２０分経過後には３ｐｐｍ以下にすることができた。
【００５３】
即ち、本実施の形態によれば、トルエンの分解能にも優れていることが明らかである。
【００５４】
（実験例５）
実験例１と同様の条件で、紫外線ランプ５とフィルタ７とで構成したものについて、測定ガスとしてイソプロピルアルコールを注入して経過時間毎にイソプロピルアルコールの濃度を測定する実験を行った。イソプロピルアルコールの注入量を１０μＬと２０μＬとした場合について各々経過時間毎に濃度を測定した。その結果を図１０に示す。
【００５５】
図１０から明らかなように、イソプロピルアルコールは塗装工場や塗料を扱う工場で主に発生するものであるが、本実施の形態に係る紫外線ランプ５にフィルタ７を装着した構成では、イソプロピルアルコールの濃度が経過時間毎に減少し、注入量２０μＬの場合には容器内の拡散濃度が約１９ｐｐｍあった（６０分経過時）ものを１８０分経過後には約１５ｐｐｍにまで低下することができた。同様に注入量１０μＬの場合には、容器内の拡散濃度が約１６ｐｐｍあった（６０分経過時）ものを１８０分経過後には約７ｐｐｍにまで低下することができた。従って、本実施の形態によれば、イソプロピルアルコールの分解（浄化）にも優れていることが明らかである。
【００５６】
（実験例６）
実験例１と同様の条件で、紫外線ランプ５とフィルタ７とで構成したものについて、測定ガスとしてホルムアルデヒドを注入して経過時間毎にホルムアルデヒドの濃度を測定する実験を行った。ホルムアルデヒドの注入量を２０μＬと３０μＬとした場合について各々経過時間毎に濃度を測定した。その結果を図１１に示す。
【００５７】
ホルムアルデヒドもトルエンと同様にシックハウス等で問題となる成分であるが、図１１から明らかなように、本実施の形態に係る紫外線ランプ５にフィルタ７を装着した構成では、ホルムアルデヒドの濃度が経過時間毎に減少し、注入量２０μＬの場合には容器内の拡散濃度が約１２ｐｐｍあった（３０分経過時）ものが１２０分経過後には約２ｐｐｍにまで低下することができた。同様に注入量１０μＬの場合には、容器内の拡散濃度が約７．５ｐｐｍあった（３０分経過時）ものが９０分経過後にはほとんど検出できなかった。従って、本実施の形態によれば、ホルムアルデヒドの分解（浄化）にも優れていることが明らかである。
【００５８】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態に係る空気清浄装置１は大型にして工業用に用いるものであっても良いし、その寸法や形状は限定されない。
【００５９】
また、空気清浄装置１は、天井から吊り下げる構成に限らず、室内の壁に設置したり、床や棚等に載置するものであっても良い。
【００６０】
フィルタ７は、発泡体に限らず、ハニカム状に形成するものであってもよし、その形状や製造方法は限定されない。また、フィルタ７は、酸化チタンを担持したカーボン繊維等を編んだものであって良い。
【００６１】
フィルタ７には、酸化チタンに加えて、銀、金、銅を添加したり、活性炭等の吸着剤を混入したものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気清浄装置の縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る空気清浄装置を導入口側から見た正面図である。
【図３】図１に示すファイルタの斜視図である。
【図４】本実施の形態に係る空気清浄装置をＵＶ管のみの場合と比較した実験のグラフであり、測定ガスとしてアセトアルデヒドを用いた場合の経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図５】本実施の形態に係る空気清浄装置において、吐出ポンプによる循環量を変えた場合について、アセトアルデヒドの経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図６】本実施の形態に係る空気清浄装置をＵＶ管のみの場合と比較した実験のグラフであり、測定ガスとして硫化ジメチルを用いた場合の経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図７】本実施の形態に係る空気清浄装置において、硫化ジメチルの濃度を変えた場合について経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図８】本実施の形態に係る空気清浄装置をＵＶ管のみの場合と比較した実験のグラフであり、測定ガスとしてアンモニアを用いた場合の経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図９】本実施の形態に係る空気清浄装置において、測定ガスとしてトルエンを用いた場合の経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図１０】本実施の形態に係る空気清浄装置において、測定ガスとして濃度の異なるイソプロピルアルコールを用いた場合であって、経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【図１１】本実施の形態に係る空気清浄装置において、ホルムアルデヒドの濃度を変えた場合について、経過時間毎における濃度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１    空気清浄装置
３    筺体
５    紫外線ランプ
７    フィルタ
９    導入口
１１  導出口
２１  挿通孔
２３  基材
【図１】
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【図２】
2009090040.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009090040.tif 000006
【図５】
2009090040.tif 000007
【図６】
2009090040.tif 000008
【図７】
2009090040.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009090040.tif 000011
【図１０】
2009090040.tif 000012
【図１１】
2009090040.tif 000013