JP2000279494A - 空気清浄装置および光触媒用蛍光ランプ - Google Patents

空気清浄装置および光触媒用蛍光ランプ

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JP2000279494A
JP2000279494A JP11092923A JP9292399A JP2000279494A JP 2000279494 A JP2000279494 A JP 2000279494A JP 11092923 A JP11092923 A JP 11092923A JP 9292399 A JP9292399 A JP 9292399A JP 2000279494 A JP2000279494 A JP 2000279494A
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Japan
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photocatalyst
wavelength
air
ultraviolet light
fluorescent lamp
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JP11092923A
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English (en)
Inventor
Ryotaro Matsuda
良太郎 松田
Hiroshi Kamata
博士 鎌田
Tsutomu Watanabe
力 渡辺
Munetake Takada
宗武 高田
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Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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  • Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気清浄装置において、殺菌効果と、高い脱
臭効果とを得るようにする。 【解決手段】 殺菌空間9内を流れる空気に対して蛍光
ランプ3から放射された254nmの波長を主とした紫
外線を照射し、その空気に対する殺菌を行う。さらに、
蛍光ランプ3から放射された254nmの波長を主とし
た紫外線を蛍光体6に照射して300〜400nmの波
長の紫外線に変換し、その300〜400nmの波長の
紫外線を光触媒体7に照射する。300〜400nmの
波長の紫外線は光触媒体7の内部まで入り込む性質を有
するため、光触媒体7は表面部分のみでなく内部まで活
性化され、活性化された領域が大きくなった光触媒体7
による空気の脱臭効果が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気清浄装置およ
び光触媒用蛍光ランプに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、酸化チタンなどの光触媒体を用い
て空気中の有機物を酸化・分解することにより脱臭を行
う空気清浄装置の開発が進められている。このような空
気清浄装置では、光触媒体に紫外線が照射されることに
より光触媒体が活性化され、脱臭効果が得られる。
【0003】また、このような空気清浄装置では、水銀
から放射された254nmの波長の紫外線、その254
nmの紫外線を蛍光体に照射することにより変換された
300〜400nmの紫外線などが利用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】254nmの波長の紫
外線には高い殺菌効果があり、254nmの波長の紫外
線を利用すれば、脱臭効果とともに殺菌効果を得ること
ができる。しかし、254nmの波長の紫外線は、光触
媒体に照射されたときにその光触媒体の表面近くで吸収
されてしまうという性質があり、光触媒体の内部まで入
り込めず、光触媒体の内部はほとんど活性化されない。
このため、254nmの波長の紫外線を利用した空気清
浄装置では、高い殺菌効果を得ることはできるが、脱臭
効果が低くなる。
【0005】一方、300〜400nmの波長の紫外線
は、光触媒体に照射されたときに光触媒体の内部まで入
り込むという性質があり、光触媒体を表面部分のみでな
く内部まで活性化させることができる。このため、30
0〜400nmの波長の紫外線を利用した空気清浄装置
では、高い脱臭効果を得ることができる。しかし、30
0〜400nmの波長の紫外線には殺菌作用がほとんど
なく、殺菌効果を得ることができない。
【0006】そこで本発明は、殺菌効果とともに高い脱
臭効果を得ることができる空気清浄装置およびその空気
清浄装置で使用する光触媒用蛍光ランプを提供すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明の空
気清浄装置は、254nmの波長の紫外線を主として放
射する蛍光ランプと;前記蛍光ランプから放射された2
54nmの波長を主とした紫外線が照射される位置に配
置され、照射された紫外線を300〜400nmの波長
の紫外線に変換する蛍光体と;前記蛍光体により変換さ
れた300〜400nmの波長の紫外線が照射される位
置に配置された光触媒体と;前記254nmの波長を主
とした紫外線が放射される殺菌空間と前記光触媒体との
周囲の脱臭空間とを含む空気通路と;を具備している。
【0008】したがって、蛍光ランプから放射された2
54nmの波長の紫外線が殺菌空間内を流れる空気に対
して照射されることにより、その空気に対する殺菌が行
われる。また、蛍光ランプから放射された254nmの
波長の紫外線が蛍光体に照射されることにより300〜
400nmの波長の紫外線に変換され、この300〜4
00nmの波長の紫外線が光触媒体に照射される。30
0〜400nmの波長の紫外線は光触媒体の内部まで入
り込み、光触媒体は表面部分のみでなく内部まで活性化
される。このため、光触媒体の周囲の脱臭空間内を空気
が流れるとき、活性化された光触媒体による空気の脱臭
が十分に行われる。
【0009】光触媒体による脱臭のメカニズムは、以下
のとおりである。光触媒体に紫外線が照射されることに
より、光触媒体の周囲で活性酸素やOHラジカルが発生
する。これらの活性酸素やOHラジカルは周囲の有機物
と反応して二酸化炭素と水とになり、この反応により有
機物が酸化・分解され、有機物が原因となる異臭の除
去、即ち、脱臭が行われる。
【0010】光触媒体としては、光触媒作用を有する金
属酸化物、例えば、酸化チタンを主体としたものが好ま
しい。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の空
気清浄装置において、前記蛍光体と前記光触媒体とが積
層されている。
【0012】したがって、蛍光体と光触媒体とが積層さ
れたものを、254nmの波長を主とした紫外線が蛍光
体に先に照射される向きに配置することにより、蛍光体
により254nmの波長を主とした紫外線を300〜4
00nmの波長の紫外線へ変換することと、変換された
300〜400nmの波長の紫外線を光触媒体へ照射す
ることとを確実に行える。
【0013】請求項3記載の発明は、請求項1記載の空
気清浄装置において、前記蛍光体と前記光触媒体とが混
合されている。
【0014】したがって、蛍光体により254nmの波
長を主とした紫外線を300〜400nmの波長の紫外
線へ変換することと、変換された300〜400nmの
波長の紫外線を光触媒体へ照射することとを確実に行え
る。
【0015】蛍光体と光触媒体との混合は、例えば、焼
成により行うことができる。この場合において、蛍光体
と光触媒体との比率を変えることができ、光触媒体の比
率を高めることにより脱臭効果が高くなる。
【0016】請求項4記載の発明の光触媒用蛍光ランプ
は、254nmの波長の紫外線を少なくとも30%以上
透過させるバルブと;前記バルブ内に封入された希ガス
と水銀とを含む放電媒体と;前記バルブ内の両端に封装
された一対の冷陰極と;前記バルブの内周面に形成さ
れ、水銀から放射される254nmの波長の紫外線を3
00〜400nmの波長の紫外線に変換する蛍光体層
と;を具備している。
【0017】したがって、この光触媒用蛍光ランプから
は254nmの波長の紫外線と、300〜400nmの
波長の紫外線とが放射される。このため、この光触媒用
蛍光ランプを光触媒体を備えた空気清浄装置で使用する
ことにより、254nmの波長の紫外線による殺菌効果
と、300〜400nmの波長の紫外線を光触媒体に照
射することによる高い脱臭効果とが得られる。
【0018】254nmの波長の紫外線を透過させるバ
ルブの材料としては、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス等を
使用することができる。また、バルブの形状は、直管形
に限らず、環形、U字形、L字形のものを使用すること
ができる。
【0019】バルブ内に封入された放電媒体の一部であ
る希ガスとしては、アルゴン、クリプトン、キセノン、
ネオン等が含まれる。また、放電媒体の一部である水銀
は、バルブ内に封入されたアマルガムから放出されたも
のでもよい。
【0020】冷陰極は、周知の冷陰極放電灯で使用され
ている構造のものでよい。例えば、ニッケル−スリーブ
にエミッタが塗布されたものや、Ti−Hgなどの水銀
放出構造体、Zr−Alなどのゲッターが被着されたペ
レット状のもの、バルブとの封着部導入金属線をそのま
まコイル状にしたものであってもよい。
【0021】蛍光体層は、ユーロピウム付活アルカリ土
類金属ホウ酸塩、鉛付活アルカリ土類ケイ酸塩、ユーロ
ピウム付活アルカリ土類金属リン酸塩、セリウム付活希
土類リン酸塩、ユーロピウム付活アルカリ土類金属ホウ
酸塩にハロゲンが添加された蛍光体のうち、少なくとも
1種を含んでいる。
【0022】請求項5記載の発明は、請求項4記載の光
触媒用蛍光ランプにおいて、水銀から放射される254
nmの波長の紫外線と前記蛍光体層から放射される30
0〜400nmの波長の紫外線の強度比は、1:0.1
〜1:10である。
【0023】したがって、このような強度比で254n
mの波長の紫外線と300〜400nmの波長の紫外線
とが放射されることにより、254nmの波長の紫外線
による殺菌効果と、300〜400nmの波長の紫外線
を光触媒体に照射することによる脱臭効果とが確実に得
られる。
【0024】請求項6記載の発明の空気清浄装置は、空
気が流れる空気通路を備えた本体ケースと;前記空気通
路内に配置された光触媒体と;前記空気通路内であって
前記光触媒体に対して紫外線を照射する位置に配置され
た請求項4又は5のいずれか一記載の光触媒用蛍光ラン
プと;を具備する。
【0025】したがって、空気通路内を流れる空気に対
して光触媒用蛍光ランプから放射された254nmの波
長の紫外線が照射されることにより、その空気に対する
殺菌が行われる。また、光触媒用蛍光ランプから放射さ
れた300〜400nmの波長の紫外線が光触媒体に照
射されることにより、300〜400nmの波長の紫外
線は光触媒体の内部まで入り込み、光触媒体は表面部分
のみでなく内部まで活性化され、活性化された光触媒体
による空気の脱臭が十分に行われる。
【0026】光触媒体としては、光触媒作用を有する金
属酸化物、例えば、酸化チタンを主体としたものが好ま
しい。
【0027】
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態の空気
清浄装置を図1に基づいて説明する。本体ケース1内に
円筒状の光触媒ユニット2が設けられ、この光触媒ユニ
ット2内には254nmの波長の紫外線を主として放射
する蛍光ランプ3が設けられ、蛍光ランプ3の電極側端
部にはファン4が設けられている。254nmの波長の
紫外線には、高い殺菌作用がある。
【0028】光触媒ユニット2は、円筒状のガラス基板
5と、ガラス基板5の内周面にコーティングされた蛍光
体6と、ガラス基板5の外周面にコーティングされた酸
化チタンからなる光触媒体7とにより形成されている。
また、本体ケース1の内周面にも酸化チタンからなる光
触媒体7がコーティングされている。蛍光体6は、照射
された254nmの波長の紫外線を300〜400nm
の波長の紫外線に変換する。光触媒体7は、紫外線が照
射されることにより活性化され、空気中に含まれる有機
物を酸化・分解することにより空気の脱臭を行う。な
お、300〜400nmの波長の紫外線は、光触媒体7
の内部まで入り込む性質があり、この300〜400n
mの波長の紫外線が光触媒体7に照射されることにより
光触媒体7は表面部分のみでなく内部まで活性化され、
脱臭効果が高くなる。
【0029】この空気清浄装置には、ファン4の駆動に
より矢印で示すように空気が流れる空気通路8が形成さ
れている。この空気通路8には、蛍光ランプ3が配置さ
れている光触媒ユニット2内の空間と、光触媒ユニット
2の外周面と本体ケース1の内周面との間の空間とが含
まれている。蛍光ランプ3が配置されている光触媒ユニ
ット2内の空間は、蛍光ランプ3から放射される254
nmの波長の紫外線の照射により空気の殺菌が行われる
殺菌空間9とされている。光触媒ユニット2の外周面と
本体ケース1の内周面との間の空間は、光触媒体7によ
る空気の脱臭が行われる脱臭空間10とされている。
【0030】このような構成において、この空気清浄装
置の使用時には、ファン4を駆動させるとともに蛍光ラ
ンプ3を点灯させる。ファン4の駆動により、空気通路
8内を矢印で示すように空気が流れ、蛍光ランプ3から
は254nmの波長の紫外線が放射される。そして、殺
菌空間9内を流れる空気に対して254nmの波長の紫
外線が照射されることにより、空気の殺菌が行われる。
【0031】254nmの波長の紫外線が蛍光体6に照
射されることによりこの紫外線が300〜400nmの
波長の紫外線に変換され、この300〜400nmの波
長の紫外線はガラス基板5を透過して光触媒体7に照射
される。光触媒体7に紫外線が照射されることにより光
触媒体7が活性化され、活性化された光触媒体7による
空気の脱臭が行われる。なお、300〜400nmの波
長の紫外線は光触媒体7の内部まで入り込む性質を有す
るので、この300〜400nmの波長の紫外線が照射
された光触媒体7は表面部分のみでなく内部まで活性化
され、脱臭効果が高くなる。
【0032】また、ガラス基板5の両面に蛍光体6と光
触媒体7とをコーティングして積層し、蛍光体6を蛍光
ランプ3に対向させることにより、蛍光体6により25
4nmの波長の紫外線を300〜400nmの波長の紫
外線へ変換することと、変換された300〜400nm
の波長の紫外線を光触媒体7へ照射することとを確実に
行える。
【0033】したがって、本実施の形態の空気清浄装置
によれば、ファン4の駆動により空気通路8内を流れる
空気に対し、十分な殺菌と十分な脱臭とを行える。
【0034】つぎに、本発明の第2の実施の形態の空気
清浄装置を図2に基づいて説明する。本実施の形態の空
気清浄装置は、第1の実施の形態で使用した光触媒ユニ
ット2に代えて光触媒ユニット11を使用したものであ
り、他の構造は第1の実施の形態と同じである。この光
触媒ユニット11は、ガラス基板5と、ガラス基板5の
内周面にコーティングされた混合体(蛍光体と光触媒体
とを混合したもの)12とにより形成されている。この
混合体12は、例えば、焼成により形成することができ
る。
【0035】このような構成において、本実施の形態の
空気清浄装置でも第1の実施の形態の空気清浄装置と同
じように、殺菌空間9内を流れる空気に対して254n
mの波長の紫外線が照射されることにより空気の殺菌が
行われる。さらに、この紫外線が混合体12に照射され
ることにより、合成体12中の蛍光体による254nm
の波長の紫外線から300〜400nmの波長の紫外線
への変換と、合成体12中の光触媒体に紫外線が照射さ
れて光触媒体が活性化されることによる空気の脱臭とが
行われる。
【0036】混合体12は蛍光体と光触媒体とが混合さ
れたものであり、したがって、蛍光体により254nm
の波長の紫外線を300〜400nmの波長の紫外線へ
変換することと、変換された300〜400nmの波長
の紫外線を光触媒体へ照射することとを確実に行える。
【0037】混合体12を焼成する場合、焼結前の液剤
中にポリエチレングリコールなどの高分子有機化合物を
添加することにより、焼成された混合体12が多孔質と
なり、表面積が増大して脱臭効果が高くなる。
【0038】また、蛍光体と光触媒体との比率を変えて
混合体12を焼成することができ、、光触媒体の比率を
高めることにより脱臭効果を高くすることができる。
【0039】つぎに、本発明の第3の実施の形態の空気
清浄装置を図3および図4に基づいて説明する。図3は
空気清浄装置の全体構造を示す縦断側面図、図4はこの
空気清浄装置で使用する光触媒用蛍光ランプの縦断正面
図である。
【0040】光触媒用蛍光ランプ13は、254nmの
波長の紫外線を少なくとも30%以上透過させる石英ガ
ラス製のバルブ14と、バルブ14内に封入された希ガ
スおよび水銀を含む放電媒体(図示せず)と、バルブ1
4の内周面に形成されて254nmの波長の紫外線を3
00〜400nmの波長の紫外線に変換する蛍光体層1
5と、バルブ14の両端に封装された一対の冷陰極16
と、冷陰極16に接続されたリード線17とにより形成
されている。この光触媒用蛍光ランプ13から放射され
る紫外線は、254nmの波長の紫外線と300〜40
0nmの波長の紫外線の強度比が、1:0.1〜1:1
0とされている。
【0041】この光触媒用蛍光ランプ13を使用する空
気清浄装置は、図3に示すように本体ケース18を有
し、この本体ケース18には、空気取入口19と、空気
通路20と、空気吹出口21とが形成されている。空気
通路20内に、ファン22と、光触媒用蛍光ランプ13
と、光触媒体23と、光触媒用蛍光ランプ13から放射
された紫外線を光触媒体23側に向けて反射させる反射
板24とが配置されている。本体ケース18の空気取入
口19の近傍には、防塵フィルタ25と吸熱器26とが
設けられている。
【0042】このような構成において、この空気清浄装
置の使用時には、ファン22を駆動させるとともに光触
媒用蛍光ランプ13を点灯させる。ファン22の駆動に
より、空気通路20内を矢印で示すように空気が流れ、
光触媒用蛍光ランプ13からは254nmの波長の紫外
線と300〜400nmの波長の紫外線とが放射され
る。
【0043】そして、空気通路20内を流れる空気に対
して254nmの波長の紫外線が照射されることによ
り、その空気に対する殺菌が行われる。また、光触媒用
蛍光ランプ13から放射された紫外線が光触媒体23に
照射されることによりこの光触媒体23が活性化され、
この光触媒体23による空気の脱臭が行われる。光触媒
用蛍光ランプ13から放射された紫外線のうち、300
〜400nmの波長の紫外線は光触媒体23の内部まで
入り込み、光触媒体23は表面部分のみでなく内部まで
活性化されるので、光触媒体23による空気の脱臭効果
が高くなる。
【0044】
【発明の効果】請求項1記載の発明の空気清浄装置によ
れば、殺菌空間内を流れる空気に対して蛍光ランプから
放射された254nmの波長を主とした紫外線を照射す
ることによりその空気に対する殺菌を行うことができ、
さらに、蛍光ランプから放射された254nmの波長を
主とした紫外線を蛍光体に照射して300〜400nm
の波長の紫外線に変換し、その300〜400nmの波
長の紫外線を光触媒体に照射するようにしたので、30
0〜400nmの波長の紫外線は光触媒体の内部まで入
り込む性質を有するために光触媒体を表面部分のみでな
く内部まで活性化することができ、活性化された光触媒
体による空気の脱臭効果を高めることができる。
【0045】請求項2記載の発明によれば、請求項1記
載の空気清浄装置において、前記蛍光体と前記光触媒体
とが積層されているので、蛍光体と光触媒体とが積層さ
れたものを、254nmの波長を主とした紫外線が蛍光
体に先に照射される向きに配置することにより、蛍光体
により254nmの波長を主とした紫外線を300〜4
00nmの波長の紫外線へ変換することと、変換された
300〜400nmの波長の紫外線を光触媒体へ照射す
ることとを確実に行うことができる。
【0046】請求項3記載の発明によれば、請求項1記
載の空気清浄装置において、前記蛍光体と前記光触媒体
とが混合されているので、蛍光体により254nmの波
長を主とした紫外線を300〜400nmの波長の紫外
線へ変換することと、変換された300〜400nmの
波長の紫外線を光触媒体へ照射することとを確実に行う
ことができる。
【0047】請求項4記載の発明の光触媒用蛍光ランプ
によれば、254nmの波長の紫外線と、300〜40
0nmの波長の紫外線とを放射することができるので、
この光触媒用蛍光ランプを光触媒体を備えた空気清浄装
置で使用することにより、254nmの波長の紫外線に
よる殺菌効果と、300〜400nmの波長の紫外線を
光触媒体に照射することによる脱臭効果とを得ることが
できる。
【0048】請求項5記載の発明によれば、請求項4記
載の光触媒用蛍光ランプにおいて、水銀から放射される
254nmの波長の紫外線と前記蛍光体層から放射され
る300〜400nmの波長の紫外線の強度比は、1:
0.1〜1:10であるので、このような強度比で25
4nmの波長の紫外線と300〜400nmの波長の紫
外線とが放射されることにより、254nmの波長の紫
外線による殺菌効果と、300〜400nmの波長の紫
外線を光触媒体に照射することによる脱臭効果とを確実
に得ることができる。
【0049】請求項6記載の発明の空気清浄装置によれ
ば、空気通路内を流れる空気に対して光触媒用蛍光ラン
プから放射された254nmの波長の紫外線を照射する
ことによりその空気に対する殺菌を行うことができ、さ
らに、光触媒用蛍光ランプから放射された300〜40
0nmの波長の紫外線を空気通路内に配置された光触媒
体に照射することにより、その光触媒体を表面部分のみ
でなく内部まで活性化して光触媒体による空気の脱臭効
果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の空気清浄装置の全
体構造を示す縦断正面図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態の空気清浄装置の一
部を示す縦断正面図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態の空気清浄装置の全
体構造を示す縦断側面図である。
【図4】その空気清浄装置で使用する光触媒用蛍光ラン
プを示す縦断正面図である。
【符号の説明】
3:蛍光ランプ 6:蛍光体 7:光触媒体 8:空気通路 9:殺菌空間 10:脱臭空間 13:光触媒用蛍光ランプ 14:バルブ 15:蛍光体層 16:冷陰極 18:本体ケース 20:空気通路 23:光触媒体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 力 東京都品川区東品川四丁目3番1号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 高田 宗武 東京都品川区東品川四丁目3番1号 東芝 ライテック株式会社内 Fターム(参考) 4C080 AA07 AA10 BB02 BB05 HH05 JJ03 KK02 KK08 MM02 QQ11 QQ20 5C043 AA20 BB01 CC09 DD28 EA11 EC14

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 254nmの波長の紫外線を主として放
    射する蛍光ランプと;前記蛍光ランプから放射された2
    54nmの波長を主とした紫外線が照射される位置に配
    置され、照射された紫外線を300〜400nmの波長
    の紫外線に変換する蛍光体と;前記蛍光体により変換さ
    れた300〜400nmの波長の紫外線が照射される位
    置に配置された光触媒体と;前記254nmの波長を主
    とした紫外線が放射される殺菌空間と前記光触媒体との
    周囲の脱臭空間とを含む空気通路と;を具備しているこ
    とを特徴とする空気清浄装置。
  2. 【請求項2】 前記蛍光体と前記光触媒体とが積層され
    ていることを特徴とする請求項1記載の空気清浄装置。
  3. 【請求項3】 前記蛍光体と前記光触媒体とが混合され
    ていることを特徴とする請求項1記載の空気清浄装置。
  4. 【請求項4】 254nmの波長の紫外線を少なくとも
    30%以上透過させるバルブと;前記バルブ内に封入さ
    れた希ガスと水銀とを含む放電媒体と;前記バルブ内の
    両端に封装された一対の冷陰極と;前記バルブの内周面
    に形成され、水銀から放射される254nmの波長の紫
    外線を300〜400nmの波長の紫外線に変換する蛍
    光体層と;を具備していることを特徴とする光触媒用蛍
    光ランプ。
  5. 【請求項5】 水銀から放射される254nmの波長の
    紫外線と前記蛍光体層から放射される300〜400n
    mの波長の紫外線の強度比は、1:0.1〜1:10で
    あることを特徴とする請求項4記載の光触媒用蛍光ラン
    プ。
  6. 【請求項6】 空気が流れる空気通路を備えた本体ケー
    スと;前記空気通路内に配置された光触媒体と;前記空
    気通路内であって前記光触媒体に対して紫外線を照射す
    る位置に配置された請求項4または5記載の光触媒用蛍
    光ランプと;を具備していることを特徴とする空気清浄
    装置。
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