(57)【要約】【課題】吸入した空気を二酸化チタン光触媒の作用で浄化処理した後に放出する空気浄化処理機を提供する。【解決手段】二酸化チタン粒子から成る光触媒を保持させた光触媒保持手段と、前記光触媒を励起させる光を前記光触媒保持手段に照射する光源手段とを備えた空気処理機構を空気流路に設けている。前記光触媒保持手段は、多数の繊維を絡ませることにより繊維間に隙間を形成した綿状の繊維塊状体により構成され、全表面を露出した二酸化チタン粒子を前記繊維の表面に点接触状態で密に配置すると共に点接触部分で固着している。前記光触媒保持手段は、空気流路を遮るように配置され、繊維塊状体の繊維間の微小な隙間により空気が通過する細流路を形成している。【選択図】図２
2009112956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気吸入口(8)から空気放出口(9)に至る流路(14)を設けたケース本体(2)と、前記流路(14)に気流を発生させるファン(18)と、前記流路(14)の少なくとも一部に設けられた空気処理機構(20)とを備えており、
前記空気処理機構(20)は、二酸化チタン粒子(26)から成る光触媒を保持させた光触媒保持手段(21)と、前記光触媒を励起させる光を前記光触媒保持手段(21)に照射する光源手段(22)とを備えた構成において、
前記光触媒保持手段(21)は、多数の繊維(23)を絡ませることにより繊維間に隙間(S)を形成した綿状の繊維塊状体(24)により構成され、全表面を露出した二酸化チタン粒子(26)を前記繊維(23)の表面に点接触状態で密に配置すると共に点接触部分で固着しており、
前記流路(14)を遮るように光触媒保持手段(21)を配置し、繊維塊状体(24)の繊維間の隙間(S)により空気が通過する細流路を形成して成ることを特徴とする空気浄化処理機。
【請求項２】
前記繊維塊状体(24)は、金属ウールとガラスウールとシリカウールから選択された繊維綿状体により構成されて成ることを特徴とする請求項１に記載の空気浄化処理機。
【請求項３】
多数の窓孔(25a)を設けた多孔部材(25)により繊維塊状体(24)の少なくとも一側面を保持することにより光触媒保持手段(21)を構成すると共に、多数のＬＥＤ(29)により光源手段(22)を構成しており、光源手段(22)は、前記ＬＥＤ(29)を前記多孔部材(25)の窓孔(25a)を介して繊維塊状体(24)に臨ませ、該ＬＥＤ(29)から発光される光束を所定角度で広げた状態で繊維塊状体(24)の内部に進入させるように構成して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気浄化処理機。
【請求項４】
ケース本体(2)の上壁(7)に空気吸入口(8)を設けると共に正面壁(4)の上部に空気放出口(9)を設け、ケース本体(2)の内部において、前記空気吸入口(8)からケース本体の底壁(3)に向かう下向き流路(14a)と、該下向き流路(14a)から折り返して前記空気放出口(9)に至る上向き流路(14c)を形成しており、
光触媒保持手段(21)を前記下向き流路(14a)に設けると共に、空気放出口(9)に臨むファン(18)を前記上向き流路(14c)に設けて成ることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の空気浄化処理機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸入した空気を二酸化チタン光触媒の作用で浄化処理した後に放出する空気浄化処理機に関する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化チタン光触媒の作用で空気を浄化処理する目的で、不織布から成る通気性シートの表面に二酸化チタン粒子とバインダーを含む塗料をスプレーや刷毛塗りにより塗布し、空気流路に複数枚の通気性シートを平行配置すると共に、その外側を囲むように多数のＬＥＤから成る光源を配置した空気浄化処理機が公知である（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０５６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二酸化チタンは、光で励起することにより浄化作用を発揮し、細菌、ウイルス、バクテリア等の微生物に対する殺菌作用、タバコのヤニ等の分解作用、建材等の防腐処理剤や塗料又は接着剤等から発生するホルムアルデヒド又はキシレンのようなＶＯＣガスの分解作用、悪臭成分の分解作用、ＮＯｘやＳＯｘのような大気汚染物質の分解作用を有することが知られている。そこで、特許文献１によれば、一般に市販されているような単にフィルタを通過させることにより空気中の塵芥等を除去する空気清浄機と異なり、二酸化チタン粒子の光触媒作用を利用することにより、空気中の細菌の殺菌や有害物質の分解等を可能とした空気浄化処理機が提供される。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の空気浄化処理機は、通気性シートの表面に二酸化チタン粒子とバインダーを混合した塗料を塗布する構成であるから、塗布後の二酸化チタン粒子の表面がバインダーにより被覆されてしまい、このため、二酸化チタン粒子の光触媒作用を効果的に利用し難いという問題がある。
【０００６】
この点に関して、通気性シートを構成する不織布の繊維間に二酸化チタン粒子を挟んで保持させる構成とすれば、粒子のほぼ全表面を露出させることが可能になるが、その場合、流れる空気の流圧や、振動を受けることにより、二酸化チタン粒子が次第に脱落するので、不織布中に保持された二酸化チタン粒子の量が次第に減少してしまい、所期の目的を達し得なくなる。
【０００７】
しかも、特許文献１の場合、複数枚の通気性シートを平行配置し、シート間に空気を流す構成であるから、隣り合う通気性シートの間を通過する空気中で十分に光触媒作用を受けないまま通過する空気が生じてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、二酸化チタン粒子のほぼ全表面を露出させることにより光触媒作用を最大限に発揮し、しかも、該粒子が脱落することはなく、永続的に空気の浄化処理を行うことができ、更に、多数の微細な隙間により形成された細流路に空気を通過させながら、流れる空気のほぼ全量に対して光触媒作用を受けさせるようにした空気浄化処理機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明が手段として構成したところは、空気吸入口から空気放出口に至る流路を設けたケース本体と、前記流路に気流を発生させるファンと、前記流路の少なくとも一部に設けられた空気処理機構とを備えており、前記空気処理機構は、二酸化チタン粒子から成る光触媒を保持させた光触媒保持手段と、前記光触媒を励起させる光を前記光触媒保持手段に照射する光源手段とを備えた構成において、前記光触媒保持手段は、多数の繊維を絡ませることにより繊維間に隙間を形成した綿状の繊維塊状体により構成され、全表面を露出した二酸化チタン粒子を前記繊維の表面に点接触状態で密に配置すると共に点接触部分で固着しており、前記流路を遮るように光触媒保持手段を配置し、繊維塊状体の繊維間の隙間により空気が通過する細流路を形成して成る点にある。
【００１０】
前記繊維塊状体は、金属ウールとガラスウールとシリカウールから選択された繊維綿状体により構成することができる。
【００１１】
本発明の実施形態において、光触媒保持手段は、多数の窓孔を設けた多孔部材により繊維塊状体の少なくとも一側面を保持しており、光源手段は、多数のＬＥＤにより構成されている。そして、光源手段は、前記ＬＥＤを前記多孔部材の窓孔を介して繊維塊状体に臨ませており、ＬＥＤから発光される光束を所定角度で広げた状態で繊維塊状体の内部に進入させる。
【００１２】
ケース本体は、上壁に空気吸入口を設けると共に正面壁の上部に空気放出口を設けており、ケース本体の内部において、前記空気吸入口からケース本体の底壁に向かう下向き流路と、該下向き流路から折り返して前記空気放出口に至る上向き流路を形成している。そして、光触媒保持手段が前記下向き流路に設けられ、空気放出口に臨むファンが前記上向き流路に設けられている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の本発明によれば、空気吸入口８から吸入された空気は、流路１４を流れる際に、空気処理機構２０により光触媒作用で殺菌や有害物質の分解等の浄化処理を行われる。本発明によれば、空気処理機構２０は、光触媒保持手段２１と光源手段２２とから成り、光触媒保持手段２１は、多数の繊維２３を絡ませることにより繊維間に隙間Ｓを形成した綿状の繊維塊状体２４により構成され、全表面を露出した二酸化チタン粒子２６を前記繊維２３の表面に点接触状態で密に配置すると共に点接触部分で固着しており、繊維塊状体２４の繊維間の隙間Ｓにより空気が通過する細流路を形成している。従って、二酸化チタン粒子２６が繊維２３に固着された点接触部分を除くほぼ全表面を露出し、強力な光触媒作用を発揮する。しかも、空気は、繊維塊状体２４の内部で無数の隙間Ｓにより迷路状に形成された細流路に細分されながら流動すると共に、各隙間Ｓに臨む各繊維２３の表面に密に配置された多数の二酸化チタン粒子２６により好適に光触媒作用を受けるので、浄化処理の効率と能力が極めて高いという効果がある。そして、各二酸化チタン粒子２６は、点接触ながらも繊維２３の表面に固着されているので、振動等により繊維塊状体２４の下方に振るい落とされることはなく、長期にわたる永続的使用を可能にする。
【００１４】
請求項２に記載の本発明によれば、繊維塊状体２４が金属ウールとガラスウールとシリカウールから選択された繊維綿状体により構成されているので、自由な形状の繊維塊状体２４を形成することができる。
【００１５】
請求項３に記載の本発明によれば、多数の窓孔２５ａを設けた多孔部材２５により繊維塊状体２４の少なくとも一側面を保持し、光源手段２２を構成する多数のＬＥＤ２９を前記窓孔２５ａを介して繊維塊状体２４に臨ませると共に、ＬＥＤ２９から発光される光束を所定角度で広げた状態で繊維塊状体２４の内部に進入させる構成であるから、隣り合うＬＥＤ２９、２９から放出される光束が相互にオーバラップし、繊維塊状体２４に対して万遍なく光を照射し、ほとんど全ての繊維２３に固着された二酸化チタン粒子２６を励起することが可能になる。
【００１６】
請求項４に記載の本発明によれば、ケース本体２の上壁７に空気吸入口８を設けると共に正面壁４の上部に空気放出口９を設けた構成であるから、空気浄化処理機１を室内の床上に設置した状態で、上方の空気を吸入口８に吸引し、浄化した空気を放出口９から横方向に放出することにより、室内の空気を好適に循環させるサーキュレータとして機能し、循環する室内の空気を万遍なく浄化する。そして、前記空気吸入口８から下向き流路１４ａを形成し、該下向き流路１４ａから折り返して前記空気放出口９に至る上向き流路１４ｃを形成し、光触媒保持手段２１を下向き流路１４ａに設け、空気放出口９に臨むファン１８を上向き流路１４ｃに設けた構成であるから、空気浄化処理機１の全体をコンパクトに構成することが可能であり、しかも、光触媒保持手段２１により浄化された空気を上向き流路１４ｃに送ることにより、ファン１８、１９等の機器を汚損しないように保護できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳述する。
【００１８】
図１及び図２に示すように、空気浄化処理機１の筐体を構成するケース本体２は、底壁３の周縁から立設する正面壁４及び背面壁５並びに両側壁６、６と上壁７を備えたほぼ直方体に形成され、上壁７に空気吸入口８を設けると共に、正面壁４の上部に空気放出口９を設けている。従って、室内に設置した状態で、上方の空気を吸入口８に吸引し、浄化処理した空気を放出口９から横方向に放出することにより、室内の空気を好適に循環させるサーキュレータとして機能する。
【００１９】
図１に示すように、ケース本体２の任意の壁、図例の場合、正面壁３には、供給電力のＯＮ−ＯＦＦスイッチと風量調節を兼ねたダイヤル１０と、吸入口８から吸引される空気の状況（汚れ具合等に応じた空気処理機構の運転状況）を示す表示ランプ１１が設けられている。
【００２０】
図例の場合、空気吸入口８には固定ルーバー８ａが設けられ、空気放出口９には可変ルーバー９ａが設けられており、可変ルーバー９ａの角度を変えることで放出される空気の方向を上下に調節できるように構成されている。この際、可変ルーバー９ａの可変機構は、手動式でも良いが、電動式で往復揺動するように構成しても良く、更に、放出される空気の流圧を受けて空気放出口９の全体が回転するように構成しても良い。これによりサーキュレータ効果が向上し、循環する室内の空気を万遍なく浄化する。尚、図示省略しているが、底壁３に安全スイッチを設け、ケース本体２が転倒したとき電源をＯＦＦするように構成するのが好ましい。
【００２１】
図２に示すように、空気吸入口８にはエアフィルタ１２が設けられ、該エアフィルタ１２の下流側には空気の成分（例えば臭い成分や汚染成分等）を検知するセンサー１３が設けられており、該センサー１３の検知信号に応じて表示ランプ１１を点灯させる。ケース本体２の内部には、空気吸入口８から進入した空気を空気放出口９まで導く流路１４が形成されている。流路１４は、空気吸入口８から底壁３に向かう下向き流路１４ａと、該下向き流路１４ａから折り返して空気放出口９に向かう上向き流路１４ｃを形成しており、下向き流路１４ａと上向き流路１４ｃは、下端部において底壁３に沿う横向き流路１４ｂにより連通されている。下向き流路１４ａと上向き流路１４ｃは相互に隔壁１５により区成されている。上向き流路１４ｃの上方には収納室１６が区成され、例えば、ファンを駆動する駆動源１８ａ、１９ａ等の制御部品、前記ダイヤル１０や表示ランプ１１の配線部、センサー１３に接続された電気制御部品、後述のＬＥＤに対する配電盤、その他の必要部品等が設置される。
【００２２】
上向き流路１４ｃの上部には空気放出口９に臨む主ファン１８が設けられ、上向き流路１４ｃの下部には補助ファン１９が設けられており、それぞれモータから成る駆動源１８ａ、１９ａにより駆動回転される。尚、補助ファン１９は、横向き流路１２ｂに配置しても良い。そこで、主ファン１８及び補助ファン１９を駆動回転すると、図示矢印で示すように、空気を空気吸入口８から吸入し、空気放出口９から放出するように、流路１４に気流を発生する。
【００２３】
前記流路１４の一部、図示実施形態の場合は下向き流路１２ａに、空気処理機構２０が設けられている。空気処理機構２０は、多数の二酸化チタン粒子を保持させた光触媒保持手段２１と、前記光触媒を励起させる光を光触媒保持手段２１に照射する光源手段２２とから構成されている。
【００２４】
光触媒保持手段２１は、図３に示すように、多数の繊維２３を絡ませることにより繊維間に隙間Ｓを形成した綿状の繊維塊状体２４と、該繊維塊状体２４を保持する多孔部材２５により構成されている。
【００２５】
繊維塊状体２４は、例えば、金属ウール、ガラスウール、シリカウールから選択された繊維綿状体により構成され、全表面を露出した二酸化チタン粒子２６を前記繊維２３の表面に点接触状態で密に配置すると共に点接触部分で固着している。
【００２６】
この点に関して、従来の二酸化チタン粒子は、表面が白色又は乳白色のものに限られており、励起光の多くを反射してしまうのに対して、本発明者が開発した二酸化チタン粒子２６は、特殊な酸化処理方法を採用することにより、表面を黒色としている。このため、従来の白色又は乳白色の二酸化チタン粒子の紫外線吸収率が２５〜３０％であるのに対し、本発明の黒色の二酸化チタン粒子は、紫外線吸収率が約９５％まで向上し、従って、励起光の吸収率を格段に向上し、光触媒作用を大幅に向上している。
【００２７】
ところで、前述のような繊維２３に対する二酸化チタン粒子２６の点接触固着は、例えば、次のような方法で行われる。
【００２８】
繊維塊状体２４を金属ウールにより構成する場合は、該繊維塊状体２４に粘度の低い無機質系の接着液を浸透させた後、繊維間に隙間Ｓが形成されるまで接着液を滴下させ、残留する接着液により繊維２３の表面を被覆した状態で、スプレー等により二酸化チタン粒子２６を繊維塊状体２４に吹き付け、内部の繊維まで行き届かせる。その後、繊維塊状体２４に振動を与えることにより余剰の二酸化チタン粒子２６を振るい落とせば、前記接着液に点接触状態で固着された二酸化チタン粒子２６だけが振るい落とされずに繊維２３の表面に残る。従って、接着液を乾燥した後には、図３（Ｃ）に示すように、繊維２３の表面を被覆した接着膜２７ａに二酸化チタン粒子２６が点接触状態で固着され、該粒子２６は、接触部分を除く全表面を露出する。尚、接着液は、有機質系の接着液を使用すると、光触媒作用を受けたとき分解されることにより二酸化チタン粒子２６を剥離し落下させてしまうので、無機質系の接着液を使用することが望ましい。
【００２９】
繊維塊状体２４をガラスウール又はシリカウールにより構成する場合は、該繊維塊状体２４に熱風を吹き付け内部まで進入させることにより、繊維２３の表面を軟化させる。つまり、完全溶融しない半溶融状態まで加熱し、繊維２３の表面だけを溶融させる。この状態で、スプレー等により二酸化チタン粒子２６を繊維塊状体２４に吹き付け、内部の繊維まで行き届かせる。その後、繊維塊状体２４に振動を与えることにより余剰の二酸化チタン粒子２６を振るい落とせば、前記溶融表面に点接触状態で付着された二酸化チタン粒子２６だけが振るい落とされずに繊維２３の表面に残る。従って、繊維塊状体２４を常温まで冷却した後には、図３（Ｄ）に示すように、繊維２３の溶融固化面２７ｂに二酸化チタン粒子２６が点接触状態で固着され、該粒子２６は、非接触部分を除く全表面を露出する。
【００３０】
しかしながら、本発明が上述の固着方法に限定されないことは勿論であり、要するに全表面を露出した二酸化チタン粒子２６を繊維２３の表面に点接触状態で密に配置すると共に点接触部分で固着したものであれば良く、その固着方法を問うものではない。
【００３１】
多孔部材２５は、図示実施形態の場合、縦横に金属線材を配置し交差部分を溶接等で固着した格子部材により籠体を構成している。従って、多数の窓孔２５ａを形成すると共に、底部と周部を有する上部開口状のほぼ直方体形状の籠体を構成しており、内部に繊維塊状体２４が装填される。しかしながら、図例のような構成とする他、保形状態で保持した繊維塊状体２４の周面のうち、少なくとも一側面にのみ多孔部材２５を設けても良く、また、多孔部材２５は、図例のような格子部材の他、パンチングメタル等の孔開き板を使用しても良い。
【００３２】
上記の二酸化チタン粒子２６を固着した繊維塊状体２４を形成した光触媒保持手段２１は、下向き流路１４ａを遮るように配置され、繊維塊状体２４の繊維間に多数形成された微小な隙間Ｓにより空気が通過する細流路を形成する。従って、ファン１８、１９を駆動することにより気流を発生させると、空気吸入口８から吸入された空気は、光触媒保持手段２１を通過することにより下向き流路１４ａを流れ、横向き流路１４ｂ及び上向き流路１４ｃを経て、空気放出口９から外部に放出される。
【００３３】
光源手段２２は、金属板等から成る保持部材２８に多数のＬＥＤ２９を装着することにより構成され、図２に示すように、保持部材２８を隔壁１５に沿って設置することにより、多数のＬＥＤ２９を光触媒保持手段２１に臨ませている。多数のＬＥＤ２９は、多孔部材２５の窓孔（格子部材の格子目）に臨ませるように縦横に配置されており、図４に矢印で示すように、各ＬＥＤ２９から発光される光束を所定角度で広げた状態で繊維塊状体２４の内部に進入させる。従って、隣り合うＬＥＤ２９、２９から放出される光束が進入方向に向けて次第に広がることにより相互にオーバラップし、繊維塊状体２４の内部に万遍なく光を照射する。ＬＥＤ２９は、「ＨＲ−ＵＶ  ＬＥＤ」と称される強力なものが使用され、波長３２０ｎｍ〜３６０ｎｍの紫外線を含む光を発光し、二酸化チタン粒子２６を励起する。
【００３４】
以上の構成によれば、ファン１８、１９を駆動することにより気流が発生すると、空気吸入口８から吸入された空気は、エアフィルタ１２を経ることにより塵芥を除去された後、下向き流路１４ａを流れる際に、繊維塊状体２４の繊維間の隙間Ｓにより形成された細流路に細分されながら流動しつつ該繊維塊状体２４を通過する。この際、繊維塊状体２４は、光源手段２２に設けられた多数のＬＥＤ２９から励起光を隅々まで照射され、各繊維２３の表面に固着された二酸化チタン粒子２６を励起し、光触媒作用により隙間Ｓ内で空気を浄化する。この際、密に配置されている二酸化チタン粒子２６は、繊維２３に点接触状態で固着された点部分を除くほぼ全表面を露出しているので、二酸化チタンの露出する表面積が大きく、強力な光触媒作用を発揮する。本発明者の実験結果によれば、二酸化チタン粒子とバインダーを混合した塗料を塗布した特許文献１の場合は、粒子の表面の大半がバインダーにより被覆されているのに対し、本発明では粒子のほぼ全表面が露出すると共に黒色であり、しかも、多数の微小な隙間Ｓを通過する空気を二酸化チタン粒子２６に接触させるので、光触媒作用による分解能力及び殺菌能力並びに分解スピードは、特許文献１の約３倍の効果が確認された。従って、特許文献１の場合よりもはるかに優れた殺菌能力を備え、しかも、オゾン発生器のような悪臭を全く発生しないので、医療機関の手術室等、殺菌を必要とする医療目的にも合致する。
【００３５】
そして、下向き流路１４ａにおいて空気処理機構２０により浄化された空気は、補助ファン１９を介して横向き流路１４ｂを経て上向き流路１４ｃを流れ、主ファン１８により空気放出口９から外部に放出される。上述のように、空気浄化処理機１は、室内の床上に設置した状態で、上方の空気を吸入口８に吸引し、浄化した空気を放出口９から横方向に放出するので、室内の空気を好適に循環させるサーキュレータとして機能し、循環する室内の空気を万遍なく浄化する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の１実施形態の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の１実施形態の内部を示す縦断面図である。
【図３】本発明の１実施形態における繊維塊状体を示しており、（Ａ）は多孔部材により保持された繊維塊状体を示す斜視図、（Ｂ）は二酸化チタン粒子を配列固着した多数の繊維を示す拡大図、（Ｃ）は繊維の表面に二酸化チタン粒子を固着した状態の１例を示す拡大図、（Ｄ）は繊維の表面に二酸化チタン粒子を固着した状態の他例を示す拡大図である。
【図４】本発明の１実施形態における光触媒保持手段と光源の関係を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    空気浄化処理機
２    ケース本体
４    正面壁
７    上壁
８    空気吸入口
９    空気放出口
１４    流路
１４ａ  下向き流路
１４ｂ  横向き流路
１４ｃ  上向き流路
１８    主ファン
１９    補助ファン
２０    空気処理機構
２１    光触媒保持手段
２２    光源手段
２３    繊維
２４    繊維塊状体
２５    多孔部材
２５ａ  窓孔
２６    二酸化チタン粒子
２７ａ  接着膜
２７ｂ  溶融固化面
２８    保持部材
２９    ＬＥＤ
Ｓ    繊維間の隙間
【図１】
2009112956.tif 000003
【図２】
2009112956.tif 000004
【図３】
2009112956.tif 000005
【図４】
2009112956.tif 000006