JP2005046709A - エアーフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】 微生物を利用する空気清浄機のエアーフィルタについて、簡易な構成および低コストなものとしながら消臭効果を高めた空気清浄を実現させるとともに、その効果を長期間に亘って持続させ、さらにメンテナンスの手間と経費を軽減する。
【解決手段】 臭いの原因物質を分解する微生物を多孔質の木質細片に担持させてなる複数の担体３を、袋状にした布巾５に空隙を含んだ状態で封入して帯状に形成したエアーフィルタ１Ａとして、空気清浄機２Ａに装着された状態で水分が供給されることにより微生物が活性化され、通過する空気中の微粒子を補足させることに加えて臭いの原因物質を分解させるようにする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、空気清浄機に用いるエアーフィルタに関し、殊に、臭いの原因物質を分解する微生物を担持させることにより、浮遊微粒子を捕捉することに加えて消臭効果を高めたエアーフィルタに関する。

近年の空気清浄機は、触媒効果を発揮する酸化チタンなどの金属化合物の触媒能を利用したり、活性炭などの多孔性物質の吸着能を利用したりして、有害物質や悪臭物質を分解・吸着させて空気を清浄化させる機能を備えたものが多用されている。しかし、このような化学反応や物理的吸着のみでは、例えば臭いの強いたばこの煙が大量に蔓延する喫煙室のような環境では、一旦エアーフィルタで捕捉した臭いの原因物質から発生する臭気が処理されずに空気排出孔から排出されて室内に不快な臭いを拡散させてしまう、という問題がある。

そこで、特開平８−１７３７５３号公報や特開平１１−２９０４３７号公報、および特開２００２−３１５８１７号公報に記載されているように、微生物の中には窒素酸化物・硫化物などの有害・悪臭物質を分解して無害化・無臭化するものが知られており、このような働きをもつ微生物の物質分解能を屋内用空気清浄機のエアーフィルタに利用することが行われている。これらは、フィルタに微生物を担持させることで様々な物質を効率的に分解できるため、優れた空気清浄力、殊に消臭効果が期待できるものである。

そして、微生物を空気清浄機に利用する際には、微生物を活性の高い状態にしておく必要があるため、微生物の存在する環境を所定の湿度以上に保つことが重要となる。しかし、微生物をエアーフィルタの担体に担持させると、担体に空気を通過させて濾過を行う関係で担体が乾燥しやすいため、微生物の活性がすぐに低下してしまう、という問題が生じる。そこで、特開平８−１７３７５３号公報に記載の技術は、空気清浄機の通風路に設けた微生物リアクターが、水容器に貯められた水を浸透作用で自己給水するものとしており、特開２００２−３１５８１７号公報に記載の技術は、微生物を担持した担体の乾燥度をセンサで検知して給水装置で自動的に給水することで担体の乾燥を防ぐようにしている。

ところで、微生物の活性を維持するには水分のほかに栄養源が必要であるが、水分と空気由来物質のみでは微生物の活性を長期間維持できないものである。前述した技術のうち、前者は担体がウレタンであり後者は担体が活性炭であることから、両者とも分解して得る栄養源が殆どないため微生物の生育環境としては不充分である。従って、使用開始から短期間で微生物の活性が低下して空気浄化能力が不十分な状態になりやすい。後者の技術においては、これに対応するため微生物を含む土壌を保持したトレイを設け、これに適宜注水してその上澄みを担体に供給することで活性の高い微生物を適宜追加して、この問題を解消しようとしている。

しかしながら、これでは構造が極めて複雑となって製造コストが高いものとなってしまう。また、フィルタの活性炭の交換に加えて微生物を含んだ土壌を交換の必要が生じて、メンテナンスの手間が余計にかかるとともに維持コストも高いものとなり、さらに一般ゴミとしては廃棄しにくい廃棄物の量も多大なものとなる。

一方、特開平１１−２９０４３７号公報に記載の技術は、鉢容器に活性炭を含む培養基質を保持させて、これに植物を植裁するとともにその根と共生する微生物を担持させ、付帯させた水槽から水を供給するものとして吸入口から空気を取り入れて通過させることで、植物と微生物双方の働きを利用して空気を清浄化するものである。

この技術は鉢容器の下に配置した水槽から持続的に水が供給されることに加え、培養基質および植物の存在により、微生物の活性が比較的長く維持されやすいものである。しかしながら、濾過面積の小さい鉢容器中の培養基質を通過する空気量では、例えば喫煙室において大量に発生するタバコの煙を処理する場合のように、短時間で多くの空気を清浄化することは困難である。また、水槽が空になった状態で通気すると容易に植物が枯れてしまいやすいが、植物や培養基質を交換する場合は作業に手間がかかるとともに、コストも高いものとなってしまう。
特開平８−１７３７５３号公報 特開２００２−３１５８１７号公報 特開平１１−２９０４３７号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、微生物を利用する空気清浄機のエアーフィルタについて、簡易な構成および低コストなものとしながら消臭効果を高めた空気清浄を実現させるとともに、その効果を長期間に亘って持続させ、さらにメンテナンスの手間と経費を軽減することを課題とする。

そこで、本発明は、空気清浄機に用いるエアーフィルタについて、臭いの原因物質を分解する微生物を多孔質の木質細片に担持させてなる複数の担体が、空隙を含んで所定形状に形成されたものとして、水分の存在により微生物が活性化されて、通過する空気中の微粒子を捕捉することに加え空気中の臭いの原因物質を分解することにより消臭効果を発揮するものとした。

これにより、簡易な構成で空気中の微粒子を効果的に捕捉するだけでなく、捕捉された臭いの原因物質を微生物の働きで効率的に分解させて、優れた消臭効果を発揮できるようになる。また、担体に木質細片を用いることで空気が通過しやすいとともに、水分を介して空気中の微粒子を捕捉しやすくなる。さらに、このようにすることで微生物の活動に好適な環境となり、必要な水分が保持されやすく担体自体も微生物の栄養源となって、微生物の活性が長期間維持されやすいものとなる。尚、水分の利用については、後述するような水分供給手段を用いる場合のほか、担体自体が水分を所定期間保持する場合や、水分を含む空気を吸入してエアーフィルタを通過させる際に担体等に水分を吸着させる場合も含む。

また、前述したエアーフィルタを、空気を通過させるとともに水分を浸透させる布巾を袋状にしたものに複数の担体を封入して形成するようにすれば、空気清浄機に設けた貯水部にその外面の一部を接するようにするだけで外側から水分が浸透・拡散して、担体全体に水分が充分に供給される。またこれにより、様々な形状のエアーフィルタが容易に形成可能となってあらゆる空気清浄機に対応容易となる。さらに、担体を袋に入れる代わりに複数の担体を所定のバインダーで空隙を有して空気が通過可能なボード状に形成すれば、フィルタを支持するための手段が不要になるとともに交換時等の取り扱いが極めて容易なものとなり、さらに担体を袋に入れる代わりに複数の担体を所定メッシュサイズの網体により前後から挟まれて所定厚さを有する平板状に形成すれば、前記効果に加えて大量の空気が通過できるものとなり、空気清浄能力をさらに高めることができる。

さらにまた、前述したエアーフィルタを、全体として柔軟性を有するようにして帯状に形成し、これを湾曲させた状態で空気清浄機に装着するものとすれば、小型の空気清浄機においても空気清浄面積を大きなものとして、処理能力を高いものとすることができる。

加えて、前述したエアーフィルタにおいて、空気清浄機に配置された貯水部側から複数の担体に水分を移送する水分移送手段を設ければ微生物の活性を高い状態で維持しやすくなるが、この水分移送手段を、空気清浄機の貯水部側から延設され複数の担体に挿通して配置された細管を備えるようにして、毛細管作用を利用して担体に水分が移送されるものとすれば、外側からの水分供給だけでは乾燥によりフィルタ末端部に水分が充分に供給されない問題に対し、水分が中空糸等の細管内を通過して途中で乾燥することなく移送・供給されるため、末端部の担体にも水分が充分に供給されるようになる。そして、この細管に代えて高分子スポンジを貯水部側から延設され複数の担体に接触するように配置して、浸透作用を利用して水分が移送されるようにした場合は、多量の水分を移送・供給することが容易になる。

さらに加えて、前述したエアーフィルタの担体である木質細片を、主たる化学的組成が重量％でセルローズ６５〜８５％、リグニン１０〜２５％、ベントザン５〜１０％で、空隙率が７０〜８０％で、かつ粉砕した原木材料から微粉末部分を除去して粒径を実質的に０．２ｍｍ〜５ｍｍの範囲とした多孔質のものとして、これを複数集合させて所定の形状に形成させたものとする。粒径が０．２ｍｍ未満であると、担体間の空隙が少なくなって通気性が不十分となり、５ｍｍを超えると表面積が小さくなって処理能力が不十分になるが、このようにすることにより、適度な空隙を含んで空気が通過しやすくなると同時に、処理能力も充分となる。また、保水力に富むとともに微生物の栄養源にもなるため、微生物の成育環境として極めて好適なものとなり、微生物を良好な状態で担持しながら優れた消臭効果を発揮させるものとなる。

本発明によると、簡易な構成および低コストなものとしながら優れた消臭効果を有する空気清浄を実現させることができる。また、微生物の活性を維持して長期間に亘り空気清浄効果を発揮させるとともにその交換時等の取扱いを容易なものとして、メンテナンスの経費および手間を軽減することができるものである。

図面を参照して、本発明の実施の形態を以下に詳細に説明する。尚、本発明における空気清浄機には、空気清浄作用を備えたエアコンも含むものとする。

図１乃至図５は本発明における好ましい実施の形態を示しており、図１は、例えば綿布のような水分浸透性の優れた布巾５を袋状にしたものに複数の担体３を封入して、偏りがないように区画用の縫い目５１を施しながら全体として帯状とした、エアーフィルタ１Ａの平面図を示している。

エアーフィルタ１Ａは、縫い目５１により８個の収納区画５ａ〜５ｈに分けられ、Ｘ―Ｘ線に沿う縦断面図である図２に示すように、木質細片からなる複数の担体３を所定厚さになるようにそれぞれ収納させている。また、その上下両端部付近には、幅方向に沿って固定用の面状ファスナ５２ａ，５２ｂが同一面側に配置され、左右両端部付近にも高さ方向に沿って固定用の面状ファスナ５２ｃ，５２ｄが互いに異なる面側に配置されている。

エアーフィルタ１Ａは、上述のように全体として帯状でしかも柔軟なものであるため、これを使用するときは、例えば図３に示すような支持体６に巻き付けた状態で支持させて使用する。支持体６は、エアーフィルタ１Ａに設けた面状ファスナ５２ａ，５２ｂ，５２ｃを付着させる面状ファスナ６１ａ，６１ｂおよび６１ｃが設けられており、エアーフィルタ１Ａを支持体６に巻回したときに接する位置で互いに接合させてしっかりと固定できるようになっている。尚、エアーフィルタ１Ａの面状ファスナ５２ｃは、支持体６の面状ファスナ６１ｃに接合するとともに、エアーフィルタ１Ａの基端側の裏面に配置された面状ファスナ５２ｄにもその半分を接合させてエアーフィルタ１Ａを支持体６に堅固に固定させる。

担体３は、例えば杉材などの木材を粉砕機で粉砕して、所定のメッシュで篩いにかけて、そのサイズを粒径０．２ｍｍ〜５ｍｍとした木質細片を、加熱処理等して樹脂成分を落として多孔質性を高めたものを用いることが推奨される。これにより多数存在する孔の中に多量の微生物が担持されやすくなるとともに、保水力および通気性の高いものとなり、微生物の成育環境として好適なものとなる。

担体３に担持させる菌は、例えばあらゆる条件で有機物、殊に臭いの原因物質を活発に分解するものが好ましいが、これらは土壌から採取されるものが多い。尚、様々な周辺環境の変化に対応させるため、例えば好気条件と嫌気条件の両方、またはその中間で活動する微生物等、性質の異なる微生物を複数混在させてもよい。そして、これらの菌を例えば担体１０ｋｇに対し１兆個程度担持させると、水分の供給によりこれが数倍に増殖して充分な分解能力を発揮する。尚、たばこの臭いの原因物質として酢酸、アセトアルデヒド、アンモニア等が挙げられるが、これを分解させる好気性菌を多く含ませるとよい。

図４は、エアーフィルタ１Ａを空気清浄機２Ａに装着して作動させている状態を示す縦断面図である。空気清浄機２Ａは、底部にドーナツ型の貯水トレイ２１を備え、ここに前述した円柱状の支持体６にエアーフィルタ１Ａを巻回装着したものを立設して配置するようになっている。貯水トレイ２１に水が溜められると、ここに浸漬されたエアーフィルタ１Ａの下端部の布巾５が、水分を浸透させることにより上方に移送して内部の担体３が末端部まで充分に湿った状態となる。

そして、円筒状の支持体６の上端開口部に挿入されるように配置された電動ファン２２を回転させれば、外側下部に開口した複数の吸入口２３から空気が吸入され、エアーフィルタ１Ａを通過して支持体６の内側に流入し、上面に設けられた複数の排出孔２４から空気が排出される。空気がエアーフィルタ１Ａの外側から内側へ通過するとき、空気中の臭いの原因物質などの微粒子が、多孔質で湿った状態の担体３に捕捉される。そして、捕捉された微粒子は微生物に分解され、無害化・無臭化される。尚、図示しないが、排出孔２４側に電熱器などの殺菌手段を設けて、微生物が浄化空気中に生きたまま混入されて室内に拡散されることを防ぐための手段を設けてもよい。

図５は、空気清浄機２Ａに水分移送用のモータ２２Ｂおよび送水管を備えたものとした空気清浄機２Ｂに、エアーフィルタ１Ａを装着して作動させている状態を示す縦断面図である。図４の空気清浄機１Ａではエアーフィルタ１Ａを空気が多量に通過するため、空気が乾燥している場合に布巾５に浸透した水分が上端部付近に到達するまでに乾燥して、上端側の担体３に水分が充分に供給されずに微生物の活性が低下してしまう、という問題が生じる。そこで、給水ポンプ２５を駆動させ送水管２６を介してエアーフィルタ１Ａの上端部側に直接水分を供給させるようにしたものである。これにより、エアーフィルタ自体の浸透力を上回るような乾燥が生じる空気の流入量となっても、水分を担体３にまんべんなく供給することができる。

図６の（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明の異なる実施の形態である、内部に水分移送手段を設けたエアーフィルタ１Ｂおよびエアーフィルタ１Ｃの縦断面図を示している。図（Ａ）のエアーフィルタ１Ｂは、図１のエアーフィルタ１Ａの内部に下端側から上端側に向けて複数の中空糸３１を配置したものである。中空糸３１は内部が空洞になっており、毛細管作用により中途で乾燥させることなく水分を移送させることが可能である。従って、表面の布巾５における浸透作用による水移送手段の場合に乾燥により上端付近の担体３への水分供給が不十分となってしまう問題を解決することができる。

図（Ｂ）はこの中空糸３１に替えて高分子のスポンジ体３２を配置したもので、布巾５の布地より数倍厚いものとして布巾５に比べて水分移送能力を数倍に高めた実施の形態であり、上端部付近の担体３の乾燥を効果的に防止できるものである。尚、この場合、通気性を確保する目的でスポンジ体３２を厚さ方向に貫通する通風孔を複数設けてもよい。

図７の（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ本発明のさらに異なる実施の形態である、複数の担体３を平板状に形成したエアーフィルタ１Ｄおよびエアーフィルタ１Ｅの正面図を示している。図（Ａ）は、前述した複数の担体３を接着剤などのバインダーでボード状に固めたものであるが、用いるバインダーについて担体３が結合できる最小限の量として、結合状態で各担体３間には適度な空隙を備え、その表面の孔の殆どが塞がれていない状態としている。これにより、通気性が確保されるとともに担持させる微生物の活性にも影響を与えないようにすることができる。また、ボード状にすることで図３に示すような支持体を不要とするとともに空気清浄機への脱着が容易となり、メンテナンスにおける手間を軽減することができる。尚、このボード状のエアーフィルタ１Ｄを帯状に形成するとともに、湾曲自在な柔軟な状態とすれば、図４の空気清浄機２に支持体６を用いずに装着することもできる。

図６の（Ｂ）は、２枚の網体７ａ，７ｂに複数の担体３を挟んで、枠体７ｃでこれらを固定して全体として平板状に形成したものである。これにより、バインダーを用いることなく形成することができるため、取扱が容易でしかも最も通気性のよいものとなって、浄化空気量を大きくすることができる。従って、一般的な空気清浄機の吸入口側に容易に装着できることに加えて、例えばエアコンの吸入口に装着するエアーフィルタに用いて優れた空気清浄効果および消臭効果を発揮させることも容易である。また、網体７ａ，７ｂと枠体７ｃは再使用することができるため、廃棄物の量を軽減することも可能となる。尚、図（Ｂ）のエアーフィルタ１Ｅを、図８の横断面図に示すように、山と谷とが連続する屏風状にして断面がジグザグ形をなす堅固な網体からなる芯体７ｄを設け、その両面の凹部に担体３を密着させるように詰めて、網体７ａ，７ｂで挟んで平板状に形成させたエアーフィルタ１Ｆとすれば、担体３が移動して偏ることを防ぐことができる。

尚、これらのエアーフィルタ１Ｄ，１Ｅ，１Ｆは、図１のエアーフィルタ１Ａのように布巾の浸透作用による水分の移送は行われないが、担体自体が多孔性であるためある程度の水分の移送が行われる。しかし、水分の移送量を高めるため、図６（Ａ）の中空糸３１や図６（Ｂ）の高分子スポンジ３２を同様に内部に配置させることで、水分供給側と反対側に位置して乾燥しやすい担体３への水分供給を充分に確保することが同様に可能となる。また、これらをエアコンの空気流入口に配置する場合、冷房や除湿の際に発生する水分を利用してエアーフィルタ１Ｄ，１Ｅに供給させるようにしてもよい。

さらに、上述した総ての実施の形態のエアーフィルタ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆに共通して、フィルタがある程度汚れた場合には浄化能力が低下するが、これらを水に漬けて洗うことにより、ある程度浄化能力を回復させることができる。また、数世代に亘り活性を維持できる微生物を用いれば浄化能力を長期間維持することができ、維持経費を低廉にすることができる。

本発明の実施例について、以下に詳細に説明する。
使用するエアーフィルタは、図１のエアーフィルタ１Ａと同様の構成として、布巾に綿布を用い、８個の収納区画を設けた。担体としては、木質細片に微生物を担持させた状態で提供され汚水処理等に繁用されているバイオエコスチップ（登録商標：東上ガス（株）製）を用いた。これは、所定の処理方法で木材の多孔質性を高め（空隙率７５〜８０％）、主成分として重量％でセルローズ体６５〜８５％、リグニン体１０〜２５％、ベントザン体５〜１０％としたものを０．５ｍｍ〜５ｍｍの粒径に調整して、表面積１ｇあたり約３０平方メートルとしたものであり、複数種の微生物を担持させたものであるが、たばこ臭の原因物質を活発に分解する微生物も含まれている。

空気清浄機として、図４の空気清浄機２Ａとほぼ同様の構成の市販の加湿器（ＭＬ−４００Ｖ：森田電工（株）製）を用いた。そして、エアーフィルタの各収納区画にそれぞれ厚さが約１ｃｍになるように担体を封入し、その下端側を水が満
たされた貯水トレイに浸漬させて、浸透により全体が湿った状態となるようにした。

この空気清浄機を、広さ約６畳のほぼ密閉された喫煙室に配置し、５名の喫煙者に喫煙させた。喫煙開始と同時にファンを作動させ、約１０分間で各２本のたばこを喫煙させ、作動１５分後と２５分後について、喫煙習慣のない被験者２名を入室させて、たばこ臭の有無と目視による空中浮遊微粒子の有無についての官能試験を実施した。結果として、作動１５分後、２５分後とも、たばこ臭は殆ど感じられず、また、室内の浮遊微粒子体も目視で確認できなかった。

上記の結果より、上述したような簡易な構成のエアーフィルタで、短時間で充分な微粒子捕捉効果および消臭効果を発揮したということができる。尚、このエアーフィルタの着脱には殆ど手間を要さず、取扱も容易であった。

本発明の実施の形態を示す平面図。 図１のＸ−Ｘ線に沿う拡大断面図。 図１のエアーフィルタを空気清浄機の支持体に装着している状態を示す斜視図。 図１のエアーフィルタを空気清浄機に装着して作動させている状態を示す縦断面図。 図４の空気清浄機に水分供給用の給水ポンプおよび送水管を設けたものとして、図１のエアーフィルタを装着して作動させている状態を示す縦断面図。 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明の異なる実施の形態を示す縦断面図。 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明の更に異なる実施の形態を示す正面図。 図７の（Ｂ）のエアーフィルタに芯体を設けた場合を示す横断面図。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ エアーフィルタ、２Ａ，２Ｂ 空気清浄機、３ 担体、５ 布巾、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇ，５ｈ 収納区画、６ 支持体、７ａ，７ｂ 網体、７ｃ 枠体、７ｄ 芯体、２１ 貯水トレイ、２２ 電動ファン、２３ 吸入孔、２４ 排出孔、２５ 給水ポンプ、２６ 送水管、３１ 中空糸、３２ スポンジ体、５１ 縫い目、５２ａ，５２ｂ，５２ｄ，５２ｃ，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ 面状ファスナ

Claims (9)

1. 臭いの原因物質を分解する微生物を多孔質の木質細片に担持させてなる複数の担体が空隙を含んで所定形状に形成された空気清浄機に用いるエアーフィルタであって、
   水分の存在により前記微生物が活性化されて、通過する空気中の微粒子を補足することに加えて空気中の前記臭いの原因物質を分解することにより消臭効果を発揮する、
   ことを特徴とするエアーフィルタ。
2. 前記複数の担体が、空気を通過させるとともに水分を浸透させる布巾を袋状にしたものに封入されて形成された、請求項１に記載のエアーフィルタ。
3. 前記複数の担体が、所定のバインダーで空隙を有して空気が通過可能なボード状に形成された、請求項１に記載のエアーフィルタ。
4. 前記複数の担体が、所定メッシュサイズの網体により前後から挟まれて所定厚さを有する平板状に形成された、請求項１に記載のエアーフィルタ。
5. 全体として柔軟性を有して帯状に形成され、湾曲させた状態で前記空気清浄機に装着される、請求項１，２，３または４に記載のエアーフィルタ。
6. 前記複数の担体に空気清浄機に配置された貯水部側から前記複数の担体に水分を移送する水分移送手段を備えた、請求項１，２，３，４または５に記載のエアーフィルタ。
7. 前記水分移送手段は、貯水部と、前記貯水部から前記複数の担体に挿通配置された細管とを備え、毛細管作用を利用して前記担体に水分が移送されるものとされている、請求項６に記載のエアーフィルタ。
8. 前記水分移送手段は、貯水部と、前記貯水部から前記複数の担体に挿通配置された高分子スポンジとを備え、浸透作用を利用して前記担体に水分が移送されるものとされている、請求項６に記載のエアーフィルタ。
9. 前記木質細片は、主たる化学的組成が重量％でセルローズ６０〜８５％、リグニン１０〜２５％、ベントザン５〜１５％で、空隙率が７０〜８０％であり、且つ粉砕した原木材料から微粉末部分を除去して粒径を実質的に０．２ｍｍ〜５ｍｍの範囲とした多孔質の木質細片である、請求項１，２，３，４，５，６，７，または８に記載のエアーフィルタ。
   

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