JP2001095902A

JP2001095902A - 空気清浄機

Info

Publication number: JP2001095902A
Application number: JP27795799A
Authority: JP
Inventors: Toshio Takahashi; 俊雄高橋; Tomoo Mizutani; 知生水谷
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-10
Anticipated expiration: 2019-09-30
Also published as: JP4300653B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光触媒を利用した空気清浄機において、全体の
厚さを薄くするとともに通気抵抗を低減して風量の低下
を防止する。【解決手段】光源は発光ダイオードであり、その発光表
面が基体の空気流路を構成する壁の壁面と略同一となる
ように構成した。光源が空気流路に突出しないので、通
気抵抗の増大が回避され風量の低下を防止することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内に配置され室
内空気中の汚れ物質を除去して清浄にする空気清浄機に
関し、さらに詳しくは光触媒により脱臭機能も付加した
空気清浄機に関する。本発明の空気清浄機は、自動車の
室内に設けて最適であるが、居室、実験室などの室内に
設けることもできる。

【０００２】

【従来の技術】自動車の室内には、車内の空気を清浄に
するための空気清浄機が備えられている。この空気清浄
機は、図６に示すように車体の天井に固定された基部 1
00と、基部 100に着脱可能に保持された本体部 200とか
らなり、本体部 200内には図７に示すようにファン 201
と集塵フィルタ 202及び脱臭材 203が配置されている。

【０００３】集塵フィルタ 202は紙質材料から断面鋸刃
形状に形成され、表面積を大きくすることで通過する空
気中の微粒子状物質を捕捉する。また脱臭材 203は、ハ
ニカム形状の基材に活性炭やゼオライトなどの吸着材を
担持したものが用いられ、基材を通過する空気中のにお
い物質を吸着することで脱臭する。

【０００４】本体部 200には吸気口 204と吹出口 205と
が設けられ、ファン 201の回転により吸気口 204から吸
引された空気は、先ず集塵フィルタ 202を通過すること
で花粉や埃などが除去される。次いで脱臭材 203を通過
すると、集塵フィルタ 202を通過したきわめて微細な煙
草の煙などのにおい物質が吸着材に吸着する。したがっ
て悪臭が除去され、清浄となった空気が吹出口 205から
吹き出す。

【０００５】なお上記空気清浄機では、脱臭材 203を定
期的に交換する必要があるが、この手間を省くために脱
臭材 203の表面に光触媒体を付着させ、内部に殺菌灯、
ブラックライト、冷陰極管、紫外線ランプなど光触媒体
に短波長の光を照射する光源を配置した空気清浄機も知
られている。このような空気清浄機では、空気中の有機
物を主とするにおい物質を分解して除去することができ
る。また脱臭材に吸着したにおい物質が光触媒体の触媒
作用によって分解して脱臭材の吸着作用が回復するた
め、脱臭材の交換を不要とすることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記した従来
の空気清浄機では、本体部 200が車室内に突出するた
め、車室内がその分狭くなる。したがって本体部 200の
厚さをできるだけ薄くすることが求められ、できれば車
室の天井内に本体部を埋設して吸気口と吹出口のみが表
出するように構成することが望ましい。

【０００７】一方、上記したハニカム形状の脱臭材 203
をもつ空気清浄機において、脱臭機能を向上させるため
には脱臭材 203の空気と接触する面積を大きくする、す
なわちハニカム通路の数を多くする必要がある。また空
気清浄機の厚さを薄くするには、ファン 201からの風向
きは車体天井に沿う方向とすることが望ましい。しか
し、ファン 201からの風向きを車体天井に沿う方向と
し、ハニカム通路の伸びる方向をファン 201からの風向
きと一致させた場合において、ハニカム通路の数を多く
すると、脱臭材 203が厚くなり本体部 200の厚さが厚く
なるため好ましくない。そこで脱臭材 203を図８に示す
ようにハニカム通路の方向が車体天井と直交するように
配置することが考えられる。このようにすれば、ハニカ
ム通路の数を多くしても全体の厚さを薄くすることがで
きる。

【０００８】しかしながら図８に示す構成の空気清浄機
であっても、光触媒装置を利用することで脱臭材の交換
を不要とした場合には、光源を光触媒体が付着した脱臭
材 203に対向するように配置しなければならず、光源に
必要とするスペースが大きくなり、これによっても厚さ
を薄くすることが困難となるという不具合があった。ま
た光源が空気流路内に突出するため、通気抵抗が大きく
風量が低下するという問題もある。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、光触媒を利用した空気清浄機において、全
体の厚さを薄くするとともに通気抵抗を低減して風量の
低下を防止することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
請求項１に記載の空気清浄機の特徴は、吸気口と吹出口
をもつ箱状の基体と、基体内に配置されたファンと、基
体内に配置された集塵フィルタと、基体内に配置され空
気流通可能な光触媒装置と、基体内に配置され光触媒装
置に短波長の光を照射する光源と、よりなる空気清浄機
であって、光源は発光ダイオードでありその発光表面が
基体の空気流路を構成する壁の壁面と略同一となってい
ることにある。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の空気清浄機では、ファン
の回転により空気が吸気口から基体内に導入され、集塵
フィルタで濾過された後、光触媒装置を通過して吹出口
から吹き出す。そして光触媒装置には光源から短波長の
光が照射されているため、空気が光触媒装置を通過する
際に空気中の煙草の煙などのにおい物質が光触媒装置の
光触媒体によって分解され、清浄な空気となって吹出口
から吹き出す。また脱臭材に光触媒体を付着させた光触
媒装置とすれば、脱臭材に吸着したにおい物質を光触媒
体によって分解することができ、脱臭材の交換を不要と
することができる。

【００１２】そして本発明の空気清浄機では、光触媒装
置に光を照射する光源は発光ダイオードでありその発光
表面が基体の空気流路を構成する壁の壁面と略同一とな
っている。したがって光源が空気流路に突出しないの
で、通気抵抗の増大が回避され風量の低下を防止するこ
とができる。

【００１３】光触媒装置は、例えばハニカム体あるいは
連泡発泡体からなる基材の空気通路の壁面に光触媒体を
付着させたものとすることができる。あるいは光触媒粒
子を金網から形成されたホルダに充填したものとしても
よい。また場合によっては、集塵フィルタに光触媒体を
付着させて集塵フィルタが光触媒装置を兼ねるように構
成することもできる。

【００１４】光触媒体としては、TiO₂、 WO₃、 CdS、
SrTiO₃、MoS₂など公知のものを用いることができる
が、安全性や活性の程度を考慮すると、TiO₂を用いるこ
とが特に望ましい。TiO₂の結晶構造としては、ルチル型
及びアナターゼ型のいずれも用いることができるが、触
媒活性の大きいアナターゼ型の方が好ましい。この光触
媒体は、ハニカム基材などに付着させて用いてもよい
し、それ自体を粒子状として、あるいは粒子状の基体に
付着させて光触媒粒子とし、それをホルダに充填して用
いることも好ましい。

【００１５】上記光触媒粒子は、光触媒体自体があるい
は粒子状の基体が多孔質状であることが望ましい。これ
により空気との接触面積が一層増大するので、脱臭効率
が一層向上する。また光触媒粒子は、活性炭やゼオライ
トなどの吸着材の表面にTiO₂などの光触媒体を薄く形成
したものから構成することも好ましい。これによりにお
い物質を吸着することができ、かつ吸着したにおい物質
を光触媒体で分解することができるため、多量のにおい
物質が含まれる空気を浄化する場合に有効であり、かつ
吸着材の交換も不要となる。またシリカゲルなどの球状
ガラスの表面にTiO₂などの光触媒体を薄く形成した光触
媒粒子を用いることも好ましい。このようにすれば光触
媒粒子を透過する光量が増大するので、光触媒体の利用
効率が向上する。

【００１６】そして光触媒粒子とすれば、光源からの光
の照射の方向性の制限がほとんどないので、光触媒装置
及び光源の配置の自由度が高い。また脱臭すべき空気も
粒子どうしの間隙及び粒子自体を通過するので、空気流
れの方向性の制約が少ない。したがって光触媒装置の配
置形状を最適に選択することで、通気抵抗を小さく維持
しつつ脱臭部の厚さを薄くすることができる。

【００１７】光源は発光ダイオードであり、波長 360〜
400ｎｍにシャープな発光強度のピークをもつ発光ダイ
オードから構成することが望ましい。このような発光ダ
イオードを用いることにより、波長 300ｎｍ以下の有害
な紫外線が発光するのを回避することができ、光源から
の光を直接視認できるように構成することにより意匠性
が一層向上する。

【００１８】ところで発光ダイオ−ドの放射する光は、
半導体レーザの場合とは異なり、一般に少なくとも50ｎ
ｍのスペクトル範囲を有する。したがって波長 360〜 4
00ｎｍのみの光を放射する発光ダイオ−ドを得ることは
困難であり、一般には可視光も放射される。ただし、 4
00ｎｍ以下の波長の光（紫外線）であっても、 380ｎｍ
程度までの光はぼんやりとした背景（暗い紫色）を呈す
るため、発光ダイオ−ドが 400ｎｍ以下の波長の光のみ
放射する場合でも、その光は完全なブラック光ではな
く、一般に視認可能なものである。したがって光源の発
光を直接視認できるように配置を設計すれば、発光ダイ
オードの紫色発光を視認することができ、意匠性が一層
向上する。

【００１９】また、発光ダイオ−ドは非常に小さな発光
素子であると共に、作動電圧が小さいため乾電池等によ
っても発光させることができる。そのため、発光ダイオ
−ド及びその点灯回路は設置のための空間を多く必要と
しないので、光源部をきわめてコンパクトな構造に形成
することができ、光触媒装置と空気との接触面積を充分
に確保しつつ通気抵抗を低くすることができる。このよ
うな発光ダイオ−ドとしては、ｐｎ接合された窒化ガリ
ウム（ GaN）系光半導体の結晶体が最適である。

【００２０】そして本発明では、発光ダイオードを発光
表面が空気流路を構成する壁の壁面と略同一となるよう
に構成しているので、光源が空気流路に突出せず通気抵
抗の増大が回避される。したがって集塵ファンの風量の
低下が防止されるため、集塵ファンの回転数を上げる必
要がなく騒音の増大が防止される。また空気流路は光源
に無関係に最適な形状に設計することができ、設計の自
由度が高い。さらに光源及び点灯回路などを薄型とする
ことができるので、車室天井などからの突出高さを低く
することができ車室内などの空間を狭めるのが防止され
る。

【００２１】なお本発明の空気清浄機では、光触媒装置
を吹出口近傍に配置して外部から視認できるように構成
することができる。このような場合には、空気清浄機を
例えば自動車のフロントガラス近傍、リヤウィンドウ下
部など太陽光を照射可能な位置に配置することも好まし
い。このようにすれば、光触媒装置に太陽光を照射して
光触媒体を活性化することが可能となり、発光ダイオー
ドを点灯するための電力を節約することができる。

【００２２】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。

【００２３】（実施例１）図１に本発明の一実施例の空
気清浄機を示す。この空気清浄機は、乗用車の天井に取
り付けられて用いられる。

【００２４】この空気清浄機は、吸気口10をもつ集塵部
１と、吹出口20をもつ脱臭部２とから構成され、集塵部
１と脱臭部２により吸気口10と吹出口20の間に一点鎖線
矢印で示す空気流路が形成されている。

【００２５】集塵部１の内部には、吸気口10に対向して
遠心型のファン11が配置され、ファン11と吸気口10の間
で吸気口10に沿うようにプリーツ形状の集塵フィルタ12
が配置されている。そしてファン11の回転により、空気
流は吸気口10から集塵ファン12を通過して脱臭部２へ向
かうように構成されている。

【００２６】脱臭部２には、吹出口20に沿って光触媒装
置３が配置され、吹出口20に対向する曲面状の壁面21に
は複数の貫通孔22が形成されている。この貫通孔22には
それぞれ短波長の光を発光するキャンタイプのＬＥＤ23
が係合して、ＬＥＤ23の先端表面が壁面21と一致してい
る。そしてそれぞれのＬＥＤ23は、壁面21の外側に配置
された配線基板24上に搭載されている。この配線基板24
には図示しない電気配線が接続され、自動車のバッテリ
ーを電源とする直流電流によりＬＥＤ23が発光するよう
に構成されている。

【００２７】光触媒装置３は、光触媒粒子30が10メッシ
ュの金網から薄い箱状に形成されたホルダ31に充填され
て厚さの薄い箱状に形成されている。このように金網状
のホルダ31に充填した構造とすれば、ホルダ形状の自由
度が高く種々の形状にして用いることができる。そして
本実施例のように、厚さの薄い光触媒装置４とすれば、
光源からの光を面として受光することができるので、単
位受光面積当たりの光触媒体量をきわめて多くすること
ができ脱臭効率がきわめて高い。また厚さを薄くするこ
とができるので、空気清浄機の薄型化に貢献している。

【００２８】光触媒粒子30は、粒径 0.1μｍのアナター
ゼ型TiO₂粉末４重量部と、粒径 0.5μｍの活性炭粉末１
重量部、及び少量のバインダからなり、粒径４±１mmの
多孔質のものである。そしてこの光触媒粒子30の形状は
不定形に形成され、空気は光触媒粒子30どうしの間隙を
通って光触媒装置３内を自由に通過可能となっている。
またＬＥＤ23からの光も、光触媒粒子30どうしの間隙を
通って光触媒装置３内をある程度透過可能に構成されて
いる。さらに光触媒粒子30自体が多孔質であるので、空
気及び光が光触媒粒子30の内部を通過する量も多い。し
たがって通過する空気が接触する光触媒粒子30の表面積
はきわめて大きく、透過する光によって活性化される光
触媒粒子30の面積もきわめて大きいものとなっている。

【００２９】そして脱臭部２の吹出口20は複数の棒状の
格子部25から格子状に形成され、格子部25どうしの間か
ら光触媒装置３が視認され、光触媒装置３の光触媒粒子
30どうしの隙間からＬＥＤ23も視認できるように構成さ
れている。

【００３０】上記のように構成された本実施例の空気清
浄機では、ファン11の回転により車室内の空気は吸気口
10から集塵部１内に吸引され、集塵フィルタ12を通過す
ることで花粉や埃などの粒子状の汚れが捕捉される。そ
して粒子状の汚れが捕捉され集塵フィルタ12を通過した
空気は脱臭部２に入り、光触媒装置３の光触媒粒子30ど
うしの間隙及び光触媒粒子30の内部を通過して吹出口20
から再び車室内へ吹き出す。

【００３１】脱臭部２では、ＬＥＤ23からの波長 360nm
〜 400nmの短波長の光が光触媒装置３に均一な光量分布
で照射され、光触媒粒子30中の光触媒体であるTiO₂が活
性化されている。したがって空気中の煙草の煙などのに
おい物質は、光触媒装置３を通過する間に光触媒粒子30
によって分解されて脱臭される。またにおい物質の量が
多い場合にも、におい物質の所定量が光触媒粒子30中の
活性炭に吸着され、それがTiO₂によって分解されるた
め、におい物質がそのまま吹出口20から排出されるのが
抑制されている。

【００３２】また空気が脱臭部２を通過する際には、Ｌ
ＥＤ23は壁面21から突出していないので通気抵抗が低減
され、吹出口20から大きな風量で吹き出す。したがって
ファン11の回転数を大きくする必要がないので、電力を
節約でき騒音も小さい。

【００３３】そしてＬＥＤ23が点灯している間は、光触
媒装置３の光触媒粒子30どうしの隙間を通過したＬＥＤ
23からの直接光を吹出口20から視認することができる。
ＬＥＤ23からの光は紫色の神秘的な光であり、光触媒粒
子30どうしの間から視認すると見る角度に応じて見えた
り見えなかったりするため、キラキラと点滅しているか
のように見える。したがって特有の意匠発光を構成する
ことができる。

【００３４】（実施例２）図２に本発明の第２の実施例
の空気清浄機を示す。この空気清浄機は基体に吸気口10
と吹出口20をもち、吸気口10の内部にファン11が設けら
れている。そして吹出口20の内部には、プリーツ加工さ
れた通気性の不織布にTiO₂が付着されてなる光触媒装置
４が配置され、光触媒装置４は集塵フィルタを兼ねてい
る。

【００３５】そして光触媒装置４の背面の壁には開口26
が設けられ、開口26には箱状の光源部５が配置されてい
る。この光源部５は、プリント基板50と、プリント基板
50に搭載された複数の短波長を発光するＬＥＤ51と、プ
リント基板50に固着されたケース52と、ケース52の開口
を覆うガラス板53とからなり、ＬＥＤ51からの光はガラ
ス板53を通過して光触媒装置４に照射される。またガラ
ス板53の表面は、基体の内壁面と同一平面上にある。

【００３６】この空気清浄機は、図３に示すようにフロ
ントガラス 300近傍の車両天井部に揺動可能に保持さ
れ、サンバイザとして用いられる。そしてサンバイザと
して使用しない状態では、車両天井に沿うように位置し
て吸気口10及び吹出口20が車室内に対向している。その
状態でファン11が駆動されるとともにＬＥＤ51が点灯さ
れると、ファン11の駆動により吸気口10から入った空気
は、光触媒装置４を通過して吹出口20から吹き出され
る。そして光触媒装置４を通過する際に埃などが濾過さ
れ、煙草の煙などのにおい物質はＬＥＤ51の発光により
活性化されたTiO₂によって分解除去されるので、吹出口
20からは清浄な空気が吹き出される。また空気流路に光
源部５が突出しないので、通気抵抗が増大するような不
具合がない。

【００３７】またサンバイザとして使用する場合は、空
気清浄機を揺動させて吹出口20をフロントガラス 300に
対向させる。これにより直射日光を遮蔽することができ
る。そして太陽光がフロントガラスを透過して吹出口20
から光触媒装置４に照射されるので、光触媒装置４のTi
O₂が活性化され、光触媒装置４に吸着又は付着している
におい物質などを電力を不要として分解することができ
る。

【００３８】さらに、サンバイザとして使用しない場合
には、光触媒装置４に吸着又は付着しているにおい物質
などは、ＬＥＤ51の発光により活性化されたTiO₂によっ
て分解除去される。すなわちサンバイザとして使用して
いる場合には、光触媒装置４には吹出口20側の表面から
太陽光が照射され、サンバイザとして使用していない場
合には吹出口20と反対側の表面からＬＥＤ51の光が照射
されるので、光触媒装置４は表裏両面から活性化される
ことになり、吸着又は付着しているにおい物質を効率よ
く分解除去することができる。

【００３９】（実施例３）本実施例では、実施例２と同
様の空気清浄機を図４に示すようにリヤウインドウ 400
の下部に設置している。このようにしても太陽光の照射
により光触媒装置４を活性化することができ、ＬＥＤ51
の点灯のための電力を節約することができる。

【００４０】なお本実施例の場合には、ファン11とＬＥ
Ｄ51はそれぞれ独立してオン−オフできるように構成す
ることが好ましい。このようにすれば、太陽光がリヤウ
インドウに照射されている間はＬＥＤ51を点灯せずにフ
ァン11のみを駆動することで車室内の空気を清浄化する
ことができ、電力を一層節約することができる。

【００４１】なお本発明には無関係であるが、図５に示
すようにリヤウインドウ 400に光触媒体を付着したサン
シェード６を設けることも好ましい。このようなサンシ
ェード６を設けることにより、直射日光を遮蔽するとと
もに光触媒体の太陽光による活性化により車室内の空気
をある程度清浄化することが可能となる。またこのサン
シェード６の下部に短波長型ＬＥＤ60を設置しておけ
ば、太陽光が照射されないときに光触媒体を活性化する
ことで空気の清浄化を行うことができ、夜間にはその発
光による照明も可能となる。

【００４２】

【発明の効果】すなわち本発明の空気清浄機によれば、

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の空気清浄機の断面図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施例の空気清浄機の断面図で
ある。

【図３】本発明の第２の実施例の空気清浄機の使用方法
を示す説明図である。

【図４】本発明の第２の実施例の空気清浄機の他の使用
方法を示す説明図である。

【図５】参考例の空気清浄装置を示す説明図である。

【図６】従来の空気清浄機を車室天井に取り付けた状態
で示す斜視図である。

【図７】従来の空気清浄機の断面図である。

【図８】従来の空気清浄機の断面図である。

【符号の説明】

１：集塵部２：脱臭部３，
４：光触媒装置 10：吸気口 11：ファン 1
2：集塵フィルタ 20：吹出口 21：壁面 23，5
1：ＬＥＤ 30：光触媒粒子 31：ホルダ 5
3：ガラス板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4C080 AA07 BB02 CC02 CC12 HH05 JJ03 KK08 MM02 QQ11 QQ17 QQ20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気口と吹出口をもつ箱状の基体と、該
基体内に配置されたファンと、該基体内に配置された集
塵フィルタと、該基体内に配置され空気流通可能な光触
媒装置と、該基体内に配置され該光触媒装置に短波長の
光を照射する光源と、よりなる空気清浄機であって、該
光源は発光ダイオードでありその発光表面が該基体の空
気流路を構成する壁の壁面と略同一となっていることを
特徴とする空気清浄機。