JP2004057773A - 空気清浄装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】波長１８０〜３００ｎｍの紫外線を殺菌線として、２酸化チタンに当て、２酸化チタンを活性化し、光触媒としての脱臭と、集塵エリアにおいて補促した細菌の殺菌とを同時に行おうとする。
【解決手段】集塵エリア１と２酸化チタンの皮膜３で表面処理したフィルター層４で脱臭処理する脱臭エリアからなる空気清浄装置において、集塵エリア１と脱臭エリアに沿って照明灯２を設け、該照明灯２は、波長１８０〜３００ｎｍの紫外線を照射するようにし、前記紫外線を集塵エリア１および２酸化チタンの被膜３に当て、集塵エリア１に捕促した細菌の殺菌および集塵エリア１を通過した臭気成分の脱臭を行う空気清浄装置。
【選択図】図２
【解決手段】集塵エリア１と２酸化チタンの皮膜３で表面処理したフィルター層４で脱臭処理する脱臭エリアからなる空気清浄装置において、集塵エリア１と脱臭エリアに沿って照明灯２を設け、該照明灯２は、波長１８０〜３００ｎｍの紫外線を照射するようにし、前記紫外線を集塵エリア１および２酸化チタンの被膜３に当て、集塵エリア１に捕促した細菌の殺菌および集塵エリア１を通過した臭気成分の脱臭を行う空気清浄装置。
【選択図】図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
電気集塵エリアを有する空気清浄装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の電気集塵エリアを有する空気清浄装置としては次のようなタイプがあげられる。
ａ：１段式電気集塵装置
正負の極板の間に、イオン化線を設け、粉塵を帯電させ、極板に付着させるものである。また、筒状の極板の中に、針放電をおこない、粉塵を極板に付着させるものも提案されている。
ｂ：２段式電気集塵装置
１段目は１段式のものと同様であるが、１段目で捕促できなかった粉塵を帯電極板により２段目で捕促するものである。
ｃ：ファンレスシステム
電位差によって風を発生させるファンを必要としない装置である。
ｄ：ダブルイオナイザシステム
１段目は１段式と同じであるが、２段目は正負の極板の間に帯電極板を設けた付着機構を設けたものである。
ｅ：ファンレスファンシステム
ファンレスシステムにファンを設けたものである。
しかしながら、これらの装置では、電気集塵エリアを主体とし、脱臭エリアを有するものも有るが、光源によって殺菌もしくは脱臭のいずれかのみを行うものである。最近、冷陰極殺菌ランプ、冷陰極蛍光ランプとして殺菌灯、光触媒励起用のランプが提案されているが、これらのランプは殺菌、光触媒のそれぞれに別個に用いられるものである。
【０００３】
【解決しようとする課題】
波長１８０〜３００ｎｍの紫外線を殺菌線として、２酸化チタンに当て、２酸化チタンを活性化し、光触媒としての脱臭と、集塵エリアに捕促した細菌の殺菌とを同時に行なおうとする。
【０００４】
【技術的手段】
集塵エリア１、フィルター体を２酸化チタンの皮膜３で表面処理したフィルター層４からなる脱臭エリアを有する空気清浄装置において、集塵エリア１と脱臭エリアに沿って照明灯２を設け、該照明灯２は、波長１８０〜３００ｎｍの紫外線を照射するようにし、
前記紫外線を集塵エリア１および、２酸化チタンの皮膜３に当て、集塵エリア１に捕促した細菌の殺菌および、集塵エリア１を通過した臭気成分の脱臭を行う空気清浄装置。
【０００５】
【発明の効果】
ａ：波長１８０〜３００ｎｍの紫外線が、２酸化チタンの被膜３を活性化し、光触媒の機能を呈することを発見した結果、殺菌と脱臭が同時に行える。したがって、装置がコンパクトになるとともに、製作コストも節減できる。
ｂ：水銀共鳴線である波長２５３．７ｎｍの低圧水銀灯を用いることにより、殺菌と脱臭を同時に行うことができる・。
【０００６】
【発明の実施の態様】
図面において、
１： 集塵エリア １ａ：集塵エリアのイオン化部分
１ａａ：イオン化線 １ａｂ：補助極板 １ａｃ：取り付け部
１ｂ：集塵エリアの集塵部分 １ｂａ：帯電極板 １ｂｂ：集塵極板
１ｂｃ：取り付け部
２： 照明灯 ３：２酸化チタンの皮膜
ｅ：電子 ｈ：ホール
４：フィルター層（フイルター体を２酸化チタンの皮膜３で表面処理したもの） ５：送風機
６：プレフィルター ７：遮蔽版
８：汚染空気吸い込み口 ９：清浄空気吹き出し口
１０：粉塵（細菌を含む）
【０００７】
本発明は、「集塵エリア１及びフィルター体を２酸化チタンの皮膜３で表面処理したフィルター層４で脱臭処理する脱臭エリアからなる空気清浄装置において、集塵エリア１と脱臭エリアに沿って照明灯２を設け、該照明灯２は、波長１８０〜３００ｎｍの紫外線を照射するようにし、前記紫外線を集塵エリア１及び２酸化チタンの皮膜３に当て、集塵エリア１に捕促された細菌の殺菌および集塵エリア１を通過した臭気成分の脱臭を行う空気清浄装置。」に関する。
【０００８】
まづ、２酸化チタンの皮膜３の光触媒について説明する。
図３に示すように、フイルター層４はフィルター体をハニカム状、プリーツ状、平面状にして作られる。そして、図２のようにフィルター層４に、例えば、波長２５３．７ｎｍの紫外線を当てる。
図４のように、波長の短い紫外線を当てると、２酸化チタンの分子は活性化して電子ｅが飛び出し、そのあとにホールｈが発生する。２酸化チタンが、臭気の分解成分であるヒドロキシラジカルとスーパーオキサイドアニオンを発生するためには、３．２ｅＶ以上のエネルギーを吸収しなければならない。
紫外線では、３８０ｎｍ以下の波長のものが、前記エネルギーを持っているので、ヒドロキシラジカルとスーパーオキサイドアニオンという活性酸素を発生させることができる。そして、これらの活性酸素が臭気成分と反応して２酸化炭素と水に変化する。
次に前記照明灯２の紫外線は、波長１８０〜３００ｎｍの範囲にあるので集塵エリア１の殺菌にも利用できる。
【０００９】
照明灯２としては、低圧水銀灯（低圧水銀蒸気中の放電を利用したランプ）を用いる。水銀共鳴線である波長２５３．７ｎｍの紫外線を効率よく放射（約８７％）するように工夫されたランプである。このランプは、ガラス管の両端にタングステンの２重コイルが封着され、コイルには電子放射物質が充填される。
管内は一度真空にした後、適量の水銀（Ｈｇ）とアルゴン（Ａｒ）が封入される。殺菌灯２は点灯時に薄い青白色を発する。
これは波長４０４．７ｎｍ，４３５．８ｎｍ，５４６．１ｎｍ，５７７〜５７９．１ｎｍの水銀共鳴線をわずかに放射しているためである。
日常使用している蛍光灯と殺菌灯の違いとしては、殺菌灯が、ガラス管に紫外線を透過する石英または特殊ガラス（短波長のものは透さない）を使用し、ガラス管の内壁に蛍光塗料を塗布していないものであるのに対し、蛍光灯は、軟質ガラス管（波長３００ｎｍよりも短いものは透過しない）を使用し、内壁に蛍光塗料を塗布して紫外線を可視光線に変更して外部へ放出する。
その他の構造、寸法、電気的特性は同じである。
また、空気中で点灯させた場合、空気は殺菌線をほとんど吸収しないので、有効に利用することができる。
【００１０】
つぎに、紫外線の殺菌効果は、波長と照射量（放射の強さと照射時間の積）に関係する。図６に示すように、波長１８０〜３００ｎｍ領域の紫外線は、殺菌作用が強く２６０ｎｍ付近に極大がある。
なお、紫外線の波長は１８０〜３００ｎｍでも良いが、現在の直線型殺菌灯では、水銀共鳴線２５３．７ｎｍのものしか、供給されていないので、波長を上記のように限定した。
【００１１】
表１に、各種菌類に殺菌率と殺菌線量を示す。表２に、殺菌灯の種類を示す。本発明においても、これらの殺菌灯から選ぶものである。
なお．上記のうち、ＧＬＳ−５Ｔ、ＧＬＳ−６Ｔは直管、ＧＬＳ−５Ｕ、ＧＬＳ−６ＵはＵ字形状で、冷陰極殺菌ランプ、蛍光ランプとして販売されているものである。
本発明においても、９９．９９９％の殺菌率を得るために、殺菌線照度０．５７６Ｗ／ｍ２、殺菌線量３４．６Ｊ／ｍ２を必要とする。
紫外線の殺菌機構は、細菌の細胞内の核物質が波長２６０ｎｍ付近の紫外線をよく吸収する性質を利用したものであり、細菌の細胞内に吸収された紫外線が、核酸（ＤＮＡ）に化学変化（分子構造を変化させる）を起こし、増殖力を失わせ、不活性化するものと考えられる。
【００１２】
（集塵エリア１の説明）
イオン化部分１ａはイオン化線１ａａと、補助極板１ａｂと、それらの取り付け部１ａｃとからなる。
集塵部分１ｂでは、帯電極板１ｂａがイオン化線１ａａと同じ極性に帯電され、イオン化部分１ａでは，コロナ領域中の電子やイオンは加速され、中性分子に衝突し、帯電し、電子崩れを起こす。図５のように，イオン化線１ａａが、陽極に印加されていると、プラスイオンは陰極板１ａｂに向かって高速で移動し、粉塵１０が途中に存在するとそれに衝突し、プラスに荷電される。
図２に示すように、集塵部分１ｂでは、帯電極板１ｂａは、イオン化線１ａａと同じ極性に帯電され、集塵極板１ｂｂに、イオン化部分１ａで補助極板１ａｂに付着しなかった粉塵１０を押しやる。図２において、７は遮蔽版で、紫外線の外部への露出を防ぐ。８は汚染空気吸い込み口、９は清浄空気吹き出し口である。汚染空気吸い込み口８から、紫外線の間接光を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の正面図、（図２の左側面図）
【図２】図１のｆ２−ｆ２断面図
【図３】フィルター層４の１部断面図
【図４】２酸化チタンの活性化の説明図、
【図５】集塵エリア１のイオン化部分１ａにおける粉塵１０の作用説明図、
【図６】殺菌作用の波長特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１：集塵エリア １ａ：集塵エリアのイオン化部分
１ａａ：イオン化線
１ａｂ：補助極板 １ａｃ：取り付け部
１ｂ：集塵エリアの集塵部分 １ｂａ：帯電極板
１ｂｂ：集塵極板 １ｂｃ：取り付け部
２：照明灯 ３：２酸化チタンの皮膜
ｅ：電子 ｈ：ホール
４：フィルター層（フイルター体を２酸化チタンの皮膜３で表面処理したもの） ５：送風機
６：プレフィルター ７：遮蔽版
８：汚染空気吸い込み口 ９：清浄空気吹き出し口
１０：粉塵（細菌を含む）
【発明の属する技術分野】
電気集塵エリアを有する空気清浄装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の電気集塵エリアを有する空気清浄装置としては次のようなタイプがあげられる。
ａ：１段式電気集塵装置
正負の極板の間に、イオン化線を設け、粉塵を帯電させ、極板に付着させるものである。また、筒状の極板の中に、針放電をおこない、粉塵を極板に付着させるものも提案されている。
ｂ：２段式電気集塵装置
１段目は１段式のものと同様であるが、１段目で捕促できなかった粉塵を帯電極板により２段目で捕促するものである。
ｃ：ファンレスシステム
電位差によって風を発生させるファンを必要としない装置である。
ｄ：ダブルイオナイザシステム
１段目は１段式と同じであるが、２段目は正負の極板の間に帯電極板を設けた付着機構を設けたものである。
ｅ：ファンレスファンシステム
ファンレスシステムにファンを設けたものである。
しかしながら、これらの装置では、電気集塵エリアを主体とし、脱臭エリアを有するものも有るが、光源によって殺菌もしくは脱臭のいずれかのみを行うものである。最近、冷陰極殺菌ランプ、冷陰極蛍光ランプとして殺菌灯、光触媒励起用のランプが提案されているが、これらのランプは殺菌、光触媒のそれぞれに別個に用いられるものである。
【０００３】
【解決しようとする課題】
波長１８０〜３００ｎｍの紫外線を殺菌線として、２酸化チタンに当て、２酸化チタンを活性化し、光触媒としての脱臭と、集塵エリアに捕促した細菌の殺菌とを同時に行なおうとする。
【０００４】
【技術的手段】
集塵エリア１、フィルター体を２酸化チタンの皮膜３で表面処理したフィルター層４からなる脱臭エリアを有する空気清浄装置において、集塵エリア１と脱臭エリアに沿って照明灯２を設け、該照明灯２は、波長１８０〜３００ｎｍの紫外線を照射するようにし、
前記紫外線を集塵エリア１および、２酸化チタンの皮膜３に当て、集塵エリア１に捕促した細菌の殺菌および、集塵エリア１を通過した臭気成分の脱臭を行う空気清浄装置。
【０００５】
【発明の効果】
ａ：波長１８０〜３００ｎｍの紫外線が、２酸化チタンの被膜３を活性化し、光触媒の機能を呈することを発見した結果、殺菌と脱臭が同時に行える。したがって、装置がコンパクトになるとともに、製作コストも節減できる。
ｂ：水銀共鳴線である波長２５３．７ｎｍの低圧水銀灯を用いることにより、殺菌と脱臭を同時に行うことができる・。
【０００６】
【発明の実施の態様】
図面において、
１： 集塵エリア １ａ：集塵エリアのイオン化部分
１ａａ：イオン化線 １ａｂ：補助極板 １ａｃ：取り付け部
１ｂ：集塵エリアの集塵部分 １ｂａ：帯電極板 １ｂｂ：集塵極板
１ｂｃ：取り付け部
２： 照明灯 ３：２酸化チタンの皮膜
ｅ：電子 ｈ：ホール
４：フィルター層（フイルター体を２酸化チタンの皮膜３で表面処理したもの） ５：送風機
６：プレフィルター ７：遮蔽版
８：汚染空気吸い込み口 ９：清浄空気吹き出し口
１０：粉塵（細菌を含む）
【０００７】
本発明は、「集塵エリア１及びフィルター体を２酸化チタンの皮膜３で表面処理したフィルター層４で脱臭処理する脱臭エリアからなる空気清浄装置において、集塵エリア１と脱臭エリアに沿って照明灯２を設け、該照明灯２は、波長１８０〜３００ｎｍの紫外線を照射するようにし、前記紫外線を集塵エリア１及び２酸化チタンの皮膜３に当て、集塵エリア１に捕促された細菌の殺菌および集塵エリア１を通過した臭気成分の脱臭を行う空気清浄装置。」に関する。
【０００８】
まづ、２酸化チタンの皮膜３の光触媒について説明する。
図３に示すように、フイルター層４はフィルター体をハニカム状、プリーツ状、平面状にして作られる。そして、図２のようにフィルター層４に、例えば、波長２５３．７ｎｍの紫外線を当てる。
図４のように、波長の短い紫外線を当てると、２酸化チタンの分子は活性化して電子ｅが飛び出し、そのあとにホールｈが発生する。２酸化チタンが、臭気の分解成分であるヒドロキシラジカルとスーパーオキサイドアニオンを発生するためには、３．２ｅＶ以上のエネルギーを吸収しなければならない。
紫外線では、３８０ｎｍ以下の波長のものが、前記エネルギーを持っているので、ヒドロキシラジカルとスーパーオキサイドアニオンという活性酸素を発生させることができる。そして、これらの活性酸素が臭気成分と反応して２酸化炭素と水に変化する。
次に前記照明灯２の紫外線は、波長１８０〜３００ｎｍの範囲にあるので集塵エリア１の殺菌にも利用できる。
【０００９】
照明灯２としては、低圧水銀灯（低圧水銀蒸気中の放電を利用したランプ）を用いる。水銀共鳴線である波長２５３．７ｎｍの紫外線を効率よく放射（約８７％）するように工夫されたランプである。このランプは、ガラス管の両端にタングステンの２重コイルが封着され、コイルには電子放射物質が充填される。
管内は一度真空にした後、適量の水銀（Ｈｇ）とアルゴン（Ａｒ）が封入される。殺菌灯２は点灯時に薄い青白色を発する。
これは波長４０４．７ｎｍ，４３５．８ｎｍ，５４６．１ｎｍ，５７７〜５７９．１ｎｍの水銀共鳴線をわずかに放射しているためである。
日常使用している蛍光灯と殺菌灯の違いとしては、殺菌灯が、ガラス管に紫外線を透過する石英または特殊ガラス（短波長のものは透さない）を使用し、ガラス管の内壁に蛍光塗料を塗布していないものであるのに対し、蛍光灯は、軟質ガラス管（波長３００ｎｍよりも短いものは透過しない）を使用し、内壁に蛍光塗料を塗布して紫外線を可視光線に変更して外部へ放出する。
その他の構造、寸法、電気的特性は同じである。
また、空気中で点灯させた場合、空気は殺菌線をほとんど吸収しないので、有効に利用することができる。
【００１０】
つぎに、紫外線の殺菌効果は、波長と照射量（放射の強さと照射時間の積）に関係する。図６に示すように、波長１８０〜３００ｎｍ領域の紫外線は、殺菌作用が強く２６０ｎｍ付近に極大がある。
なお、紫外線の波長は１８０〜３００ｎｍでも良いが、現在の直線型殺菌灯では、水銀共鳴線２５３．７ｎｍのものしか、供給されていないので、波長を上記のように限定した。
【００１１】
表１に、各種菌類に殺菌率と殺菌線量を示す。表２に、殺菌灯の種類を示す。本発明においても、これらの殺菌灯から選ぶものである。
紫外線の殺菌機構は、細菌の細胞内の核物質が波長２６０ｎｍ付近の紫外線をよく吸収する性質を利用したものであり、細菌の細胞内に吸収された紫外線が、核酸（ＤＮＡ）に化学変化（分子構造を変化させる）を起こし、増殖力を失わせ、不活性化するものと考えられる。
【００１２】
（集塵エリア１の説明）
イオン化部分１ａはイオン化線１ａａと、補助極板１ａｂと、それらの取り付け部１ａｃとからなる。
集塵部分１ｂでは、帯電極板１ｂａがイオン化線１ａａと同じ極性に帯電され、イオン化部分１ａでは，コロナ領域中の電子やイオンは加速され、中性分子に衝突し、帯電し、電子崩れを起こす。図５のように，イオン化線１ａａが、陽極に印加されていると、プラスイオンは陰極板１ａｂに向かって高速で移動し、粉塵１０が途中に存在するとそれに衝突し、プラスに荷電される。
図２に示すように、集塵部分１ｂでは、帯電極板１ｂａは、イオン化線１ａａと同じ極性に帯電され、集塵極板１ｂｂに、イオン化部分１ａで補助極板１ａｂに付着しなかった粉塵１０を押しやる。図２において、７は遮蔽版で、紫外線の外部への露出を防ぐ。８は汚染空気吸い込み口、９は清浄空気吹き出し口である。汚染空気吸い込み口８から、紫外線の間接光を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の正面図、（図２の左側面図）
【図２】図１のｆ２−ｆ２断面図
【図３】フィルター層４の１部断面図
【図４】２酸化チタンの活性化の説明図、
【図５】集塵エリア１のイオン化部分１ａにおける粉塵１０の作用説明図、
【図６】殺菌作用の波長特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１：集塵エリア １ａ：集塵エリアのイオン化部分
１ａａ：イオン化線
１ａｂ：補助極板 １ａｃ：取り付け部
１ｂ：集塵エリアの集塵部分 １ｂａ：帯電極板
１ｂｂ：集塵極板 １ｂｃ：取り付け部
２：照明灯 ３：２酸化チタンの皮膜
ｅ：電子 ｈ：ホール
４：フィルター層（フイルター体を２酸化チタンの皮膜３で表面処理したもの） ５：送風機
６：プレフィルター ７：遮蔽版
８：汚染空気吸い込み口 ９：清浄空気吹き出し口
１０：粉塵（細菌を含む）
Claims (4)
- 集塵エリア１と、フィルター体を２酸化チタンの皮膜３で表面処理したフィルター層４で脱臭処理する脱臭エリアからなる空気清浄装置において、集塵エリア１と脱臭エリアに沿って照明灯２を設け、該照明灯２は、波長１８０〜３００ｎｍの紫外線を照射するようにし、前記紫外線を集塵エリア１および２酸化チタンの皮膜３に当て、集塵エリア１に捕促した細菌の殺菌および集塵エリア１を通過した臭気成分の脱臭を行う空気清浄装置。
- 照明灯２として、水銀共鳴線である波長２５３．７ｎｍの低圧水銀灯を用いた請求項１記載の空気清浄装置。
- フィルター体を２酸化チタンの皮膜３で表面処理した脱臭のための請求項１記載のフィルター層４。
- 汚染空気吸い込み口８の内側に遮蔽板７を設け、紫外線の外部への露出を防止した請求項１記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002257149A JP2004057773A (ja) | 2002-07-31 | 2002-07-31 | 空気清浄装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002257149A JP2004057773A (ja) | 2002-07-31 | 2002-07-31 | 空気清浄装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004057773A true JP2004057773A (ja) | 2004-02-26 |
Family
ID=31944387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002257149A Pending JP2004057773A (ja) | 2002-07-31 | 2002-07-31 | 空気清浄装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004057773A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016002545A (ja) * | 2014-06-19 | 2016-01-12 | 株式会社フジコー | 空気浄化装置 |
-
2002
- 2002-07-31 JP JP2002257149A patent/JP2004057773A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016002545A (ja) * | 2014-06-19 | 2016-01-12 | 株式会社フジコー | 空気浄化装置 |
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