JP2005304821A - 空気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】酸化力の高い多量のＯＨラジカルを生成できる空気浄化装置を提供することを目的とする。
【解決手段】放電電極２の流路上流側に配設した水分吸着材を担持したフィルター３と、前記放電電極２の流路下流側に配設した光触媒フィルター４と、前記水分吸着材を担持したフィルター３と、前記光触媒フィルター４の外側に配設したアース電極５と、前記水分吸着材を担持したフィルター３の流路上流側に配設した加熱手段６とからなるもので、電圧を印加すると、水分を含んだフィルターは放電しやすくなり、放電密度が高くなるとともに、放電領域部分は放電により発生した高速飛散している電子等と前記水分を含んだフィルターの空間内の水分子との衝突確立が増加するため、多量の活性酸素種が発生するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電により各種ラジカルやオゾン等を発生し、空気中の悪臭物質や有害物質、さらに細菌やウイルス等の除去を行う空気浄化装置に関するものである。

従来、放電によって脱臭や殺菌を行う装置は、水蒸気を電極間で放電している放電領域部分に導入して、放電している空間で、放電により高速飛散している電子と水分子との衝突や紫外線等により、酸化力の強いラジカルを生成し、悪臭成分や有害物質の分解、さらには空気中の菌・ウイルスなどの不活化やＤＮＡ・ＲＮＡの破壊等を行い繁殖を防止させていた（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−９６１９０号公報

しかしながら上記のような従来の構成で水蒸気を放電領域部分に導入し、酸化力の強いラジカルを生成するためには、放電している空間内で水の分子と放電により高速飛散している電子と衝突しないかぎりラジカルの多量生成はできない。つまり、水蒸気を放電領域部分に送りこんだ場合、水の分子と放電領域部分で高速飛散している電子との衝突確立が高くないと多量のラジカルの生成は難しく、従来の方法では一定の空間内で分子と電子が衝突する確立は極めて低いため、脱臭や除菌の効果も低いという問題を有している。

本発明は、上記課題を解決するもので、酸化力の高い多量のＯＨラジカルを生成できる空気浄化装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の空気浄化装置は、放電電極の流路上流側に配設した水分吸着材を担持したフィルターと、前記放電電極の流路下流側に配設した光触媒フィルターと、前記水分吸着材を担持したフィルターと、前記光触媒フィルターの外側に配設したアース電極と、前記水分吸着材を担持したフィルターの流路上流側に配設した加熱手段とからなるもので、水分吸着材を担持したフィルターを設け、前記フィルターの両面に電圧を印加することで、多量に水分を吸着した放電領域内の前記フィルターの放電密度を上げ、放電により発生した高速飛散する電子等と水分子との衝突確立を高めている。

これにより、スーパーオキサイド、ヒドロキシラジカル、過酸化水素などの活性酸素種が多量発生する。さらに下流に設けた光触媒フィルターは、放電により発生する紫外線と酸素分子等の反応により、スーパーオキサイド、ヒドロキシラジカル、過酸化水素、一重項酸素などの活性酸素種を生成できる。

また、本発明の空気浄化装置は、紫外線照射手段と、前記紫外線照射手段の流路上流側と流路下流側とに設けた光触媒フィルターと、前記光触媒フィルターの流路上流側に設けた水分吸着材を担持したフィルターと、前記フィルターの流路上流側に設けた加熱手段とからなるもので、水分吸着材を担持したフィルターに吸着された水分は、加熱手段の作動・停止により吸着と脱離を繰り返し、光触媒フィルターに多量の水分と空気が送られる。光触媒フィルターは、紫外線照射手段により活性化され、多量の水分と空気中の酸素と反応してスーパーオキサイド、ヒドロキシラジカル、過酸化水素、一重項酸素などの活性酸素種を生成する。

本発明によれば、酸化力の高い多量のＯＨラジカルを生成できる空気浄化装置を提供できる。

第１の発明は、放電電極の流路上流側に配設した水分吸着材を担持したフィルターと、前記放電電極の流路下流側に配設した光触媒フィルターと、前記水分吸着材を担持したフィルターと、前記光触媒フィルターの外側に配設したアース電極と、前記水分吸着材を担持したフィルターの流路上流側に配設した加熱手段とからなるもので、電圧を印加すると、水分を含んだフィルターは放電しやすくなり、放電密度が高くなる。また、放電領域部分は放電により発生した高速飛散している電子等と前記水分を含んだフィルターの空間内の水分子との衝突確立が増加するため、多量の活性酸素種が発生する。次に下流に設けた光触媒フィルターは、放電により発生する紫外線と通過空気中の酸素分子等の反応により、スーパーオキサイド、ヒドロキシラジカル、過酸化水素、一重項酸素などの活性酸素種を生成する。さらに流路上流側に加熱手段を設けたことで、水分吸着材を担持したフィルターは加熱され、吸着されている水分を脱離することになる。水分吸着材を担持したフィルターを特にハニカム状とすると、表面積が大きいため、多くの水分が電極間の放電領域部分で脱離されることになり、高速飛散している電子等と水分子の衝突確立がさらに増して、多量の活性酸素種発生することになる。

第２の発明は、光触媒フィルターの流路下流側に、オゾン分解フィルターを設けたもので、活性酸素種は酸化力が強く人体に対して好ましくないが、反応が進みやすく寿命が短いため、ナノ秒・ピコ秒レベルで無害な安定した物質に変化するため問題はない。またオゾンは一般的には、作業環境基準として０．１ｐｐｍ以内。住環境では、０．０６ｐｐｍ（環境庁)以下が目安となっているが法律で定められた規定はない。海岸・高い山の頂上付近では、０．０５ｐｐｍ程度（紫外線が強い）で、空気が清浄な田園地帯では、０．０３ｐｐｍ程度が測定できるほどであるが、流露下流側にオゾン分解フィルターを設置している。

第３の発明は、紫外線照射手段と、前記紫外線照射手段の流路上流側と流路下流側とに設けた光触媒フィルターと、前記光触媒フィルターの流路上流側に設けた水分吸着材を担持したフィルターと、前記フィルターの流路上流側に設けた加熱手段とからなるもので、水分吸着材を担持したフィルターに吸着された水分は、加熱手段の作動・停止により吸着と脱離を繰り返し、光触媒フィルターに多量の水分と空気が送られる。光触媒フィルターは紫外線照射手段により活性化され、多量の水分と空気中の酸素と反応してスーパーオキサイド、ヒドロキシラジカル、過酸化水素、一重項酸素などの活性酸素種を生成する。

第４の発明は、光触媒フィルターの流路上流側にて、高濃度酸素を供給する構成としたもので、水分吸着材を担持したフィルターに吸着された水分は、加熱手段の作動・停止により吸着と脱離を繰り返し、光触媒フィルターに多量の水分と高濃度酸素を供給される。光触媒ハニカムフィルターは紫外線照射手段により活性化され、多量の水分と高濃度酸素と反応する。高濃度酸素は光触媒との反応をより活発化し、濃度の高い酸化力の強い一重項酸素を発生する。このように非常に酸化力の高い多量の活性酸素種を生成させることで、通過気体中の悪臭成分や有害物質の分解、空気中の菌・ウイルスなどの不活化やＤＮＡ・ＲＮＡの破壊等を行い繁殖の防止や脱臭・除菌効率の向上も可能にすることができる。

以下、本発明の実施について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について図面を用いて説明する。図１に、空気浄化装置の正面図を示す。１は空気浄化装置、２は放電電極、３はハニカム状フィルター、４は光触媒ハニカムフィルター、５はアース電極、６はヒータ、７は電極への印加用電源装置である。

以上のような構成において、以下、その詳細について説明する。

空気浄化装置１は、線径が約０．１ｍｍのラスメタル網製の放電電極２を、水分を吸着するゼオライトを担持した厚み５ｍｍのハニカムフィルター３と同じく厚み５ｍｍの酸化チタン光触媒ハニカムフィルター４で挟み、さらに前記放電電極２と前記ハニカムフィルター３と前記酸化チタン光触媒ハニカムフィルター４の外側を網状のアース電極５にて挟み、流路上流側にゼオライトに吸着した水分の吸脱着用の加熱手段であるヒータ６を取り付けた。このように構成し、前記放電電極２と前記アース電極５へ印加電源装置７で電圧を印加する。印加電圧は、アーク放電しないように３〜７ｋＶで調整している。電圧を印加すると、水分を含んだゼオライト製ハニカムフィルター３は放電しやすくなり、放電密度が高くなる。

また、放電領域部分は放電により発生した高速飛散している電子等とゼオライト製ハニカムフィルター３の空間内の水分子との衝突確立が増加するため多量の活性酸素種が発生する。

また、さらに下流に設けた酸化チタン製光触媒フィルター４は、放電により発生する紫外線と通過空気中の酸素分子等の反応により、スーパーオキサイド、ヒドロキシラジカル、過酸化水素、一重項酸素などの活性酸素種を生成する。さらに流路上流側のヒータ６をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、ゼオライトを担持したハニカムフィルター３は加熱され、吸着されている水分を脱離することになる。ハニカムフィルター３は表面積が大きいため、多くの水分が電極間の放電領域部分で脱離されることになり、高速飛散している電子等と水分子の衝突確立がさらに増して、多量の活性酸素種発生することになる。

網状の放電電極２を水分吸着材を担持したハニカムフィルター３と光触媒ハニカムフィルター４で挟み、さらに外側を網状のアース電極５にて挟み、流路上流側にヒータ６を取りつけた。このようにすることで電圧を印加すると、水分を含んだハニカム状フィルター３は放電しやすくなり、放電密度が高くなる。

また、放電領域部分は放電により発生した高速飛散している電子等とハニカム状フィルター３の空間内の水分子との衝突確立が増加するため多量の活性酸素種が発生する。次に下流に設けた光触媒フィルター４は、放電により発生する紫外線と通過空気中の酸素分子等の反応により、スーパーオキサイド、ヒドロキシラジカル、過酸化水素、一重項酸素などの活性酸素種を生成する。

さらに流路上流側にヒータ６を設け、ＯＮ／ＯＦＦ制御することで、水分吸着材を担持したハニカム状フィルター３は加熱され、吸着されている水分を脱離することになる。ハニカム状フィルター３は表面積が大きいため、多くの水分が電極間の放電領域部分で脱離されることになり、高速飛散している電子等と水分子の衝突確立がさらに増して、多量の活性酸素種発生することになる。

その結果、活性酸素種は酸化力が強いため、臭気物質や有害物質、菌・ウイルスなどを含む気体が電極間の放電領域部分を通過する時、分解、不活化、ＤＮＡ・ＲＮＡの破壊等により繁殖を防止することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態を、図面を用いて説明する。図２に、空気浄化装置の正面図を示す。１１は空気浄化装置、１２は放電電極、１３はハニカム状フィルター、１４は光触媒ハニカムフィルター、１５はアース電極、１６はヒータ、１７はオゾン分解フィルター、１８は電極への印加用電源装置である。

以上のような構成において、以下その詳細について説明する。

空気浄化装置１１は、線径が約０．１ｍｍのラスメタル網製の放電電極１２を、水分を吸着するゼオライトを担持した厚み５ｍｍのハニカムフィルター１３と同じく厚み５ｍｍの酸化チタン光触媒ハニカムフィルター１４にて挟み、さらに、前記放電電極１２と前記ハニカムフィルター１３と前記酸化チタン光触媒ハニカムフィルター１４との外側に網状のアース電極１５を設け、挟み、流路上流側にゼオライトに吸着した水分の吸脱着用の加熱手段であるヒータ１６を取り付けている。

これを空気調和装置に取りつけて電極に印加電源装置１８で電圧を印加する。印加電圧は、アーク放電しないように３〜７ｋＶで調整している。電圧を印加すると、流通空気内の水分を含んだゼオライト製ハニカムフィルター１３は放電しやすくなり、放電密度が高くなる。

また、放電領域部分は放電により発生した高速飛散している電子等とゼオライト製ハニカムフィルター１３の空間内の水分子との衝突確立が増加するため多量の活性酸素種が発生する。また、さらに下流に設けた酸化チタン製光触媒フィルター１４は、放電により発生する紫外線と通過空気中の酸素分子等の反応により、スーパーオキサイド、ヒドロキシラジカル、過酸化水素、一重項酸素などの活性酸素種を生成する。

さらに流路上流側のヒータ１６をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、ゼオライトを担持したハニカムフィルター１３は加熱され、吸着されている水分を脱離することになる。ハニカムフィルター１３は表面積が大きいため、多くの水分が電極間の放電領域部分で脱離されることになり、高速飛散している電子等と水分子の衝突確立がさらに増して、多量の活性酸素種発生することになるが、放電によりオゾンも若干発生する。

活性酸素種は酸化力が強く人体に対して好ましくないが、反応が進みやすく寿命が短いため、ナノ秒・ピコ秒レベルで無害な安定した物質に変化するため問題はない。またオゾンは一般的には、作業環境基準として０．１ｐｐｍ以内。住環境では、０．０６ｐｐｍ（環境庁)以下が目安となっているが法律で定められた規定はない。海岸・高い山の頂上付近では、０．０５ｐｐｍ程度（紫外線が強い）で、空気が清浄な田園地帯では、０．０３ｐｐｍ程度が測定できるほどであるが、流路下流側にオゾン分解フィルター１７を設置しオゾンは全て分解して完全に無害にしている。

網状の放電電極１２を、水分吸着材を担持したハニカムフィルター１３と光触媒ハニカムフィルター１４とで挟み、さらにその外側に網状のアース電極１５を設けて挟み、流路上流側にヒータ１６を取りつけ、流露下流側にオゾン分解フィルター１７を設置した。その結果、放電により発生した有害なオゾンを完全に分解除去できる。

（実施の形態３）
図３に、本発明の第３の実施の形態の空気浄化装置の正面図を示す。２１は空気浄化装置、２２は紫外線照射手段、２３はハニカム状フィルター、２４は光触媒ハニカムフィルター、２５は加熱手段であるヒータである。

以上のような構成において、以下その詳細について説明する。

空気浄化装置２１は、紫外線ランプ２２の両面を、酸化チタン製光触媒ハニカムフィルター２３で挟み、流路上流側に水分を吸着するゼオライトを担持したハニカムフィルター２４と、その流路上流側にゼオライトに吸着した水分の吸脱着用の加熱手段であるヒータ２５を取りつけ、ＯＮ／ＯＦ制御できるようにした。

この構成で空気を流通させると、空気中の水分が、ハニカムフィルター２４に吸着される。ハニカムフィルター２４に吸着された水分は、ヒータ２５のＯＮ／ＯＦＦにより吸着と脱離を繰り返し、脱離された水分と空気が光触媒ハニカムフィルター２３に送られてくる。光触媒ハニカムフィルター２３は、紫外線ランプ２２で活性化され、水分と空気をスーパーオキサイド、ヒドロキシラジカル、過酸化水素、一重項酸素などに変化させる。

以上のように、吸着材を担持したハニカム状フィルター２３で放電領域部分の表面積を増やし、さらに電極部分にエッジを多く持たせることで、確実に放電を発生させて酸化力の強いＯＨラジカルを大量発生させることができ、ワンパスの脱臭や除菌性能を向上することができるものである。

紫外線照射手段２２の両面を、光触媒ハニカムフィルター２３で挟み、流路上流側に水分吸着材を担持したハニカムフィルター２４と、その流路上流側にヒータ２５を取りつけＯＮ／ＯＦＦ制御できるようにした。水分吸着材を担持したハニカムフィルター２４に吸着された水分は、ヒータ２５のＯＮ／ＯＦＦにより吸着と脱離を繰り返し、光触媒ハニカムフィルター２３に多量の水分と空気がが送られてくる。光触媒ハニカムフィルター２３は、紫外線照射手段２２により活性化され、スーパーオキサイド、ヒドロキシラジカル、過酸化水素、一重項酸素などの活性酸素種を生成する。その結果、活性酸素種は酸化力が強いため、臭気物質や有害物質、菌・ウイルスなどを含む気体が電極間の放電領域部分を通過する時、分解、不活化、ＤＮＡ・ＲＮＡの破壊等により繁殖を防止することができる。

（実施の形態４）
次に、図４に本発明の第４の実施の形態の空気浄化装置の正面図を示す。１は空気浄化装置、１０は高濃度酸素供給装置である。

以上の構成において、以下その詳細について説明する。

空気浄化装置３１の流路の最上流側に、高濃度酸素供給装置１０を設け、２１％以上の高濃度酸素を供給することができる。紫外線照射手段３２の両面を光触媒ハニカムフィルター３３で挟み、その流路上流側に水分吸着材を担持したハニカムフィルター３４と、その流路上流側に加熱手段であるヒータ３５を取りつけＯＮ／ＯＦＦ制御できるようにし、さらに上流側に、高濃度酸素供給装置１０を設置した。

この構成により、水分吸着材を担持したハニカムフィルター３４に吸着された水分はヒータのＯＮ／ＯＦＦにより吸着と脱離を繰り返し、光触媒ハニカムフィルター３３に多量の水分と高濃度酸素供給装置１０から高濃度酸素を供給される。光触媒ハニカムフィルター３３は、紫外線照射手段３２により活性化され、多量の水分と高濃度酸素と反応する。高濃度酸素は、光触媒との反応をより活発化し、濃度の高い酸化力の強い一重項酸素を発生する。このように非常に酸化力の高い多量の活性酸素種を生成させることができる。

紫外線照射手段３２を光触媒ハニカムフィルター３３で挟み、流路上流側に水分吸着材を担持したハニカムフィルター３４と、その流路上流側にヒータ３５を取りつけＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御できるようにし、さらに上流側に、高濃度酸素供給装置１０を設置したことで、高濃度酸素は光触媒との反応がより活発化し、濃度の高い一重項酸素を発生する。

このように非常に酸化力の高い多量の活性酸素種を生成させることで、通過気体中の悪臭成分や有害物質の分解、空気中の菌・ウイルスなどの不活化やＤＮＡ・ＲＮＡの破壊等を行い繁殖の防止や脱臭・除菌効率の向上も可能にすることができる。その結果、活性酸素種は酸化力が強いため、臭気物質や有害物質、菌・ウイルスなどを含む気体が電極間の放電領域部分を通過する時、分解、不活化、ＤＮＡ・ＲＮＡの破壊等により繁殖を防止することができる。

なお、高濃度酸素は、光触媒との反応をより活発化し、濃度の高い酸化力の強い一重項酸素を発生し、非常に酸化力の高い多量の活性酸素種を生成させることができるため、高濃度酸素を供給は、上記実施の形態１〜３において、光触媒ハニカムフィルターの上流にて行われば、上記効果を有するものである。

本発明の第１の実施の形態の空気浄化装置の正面図 本発明の第２の実施の形態の空気浄化装置の正面図 本発明の第３の実施の形態の空気浄化装置の正面図 本発明の第４の実施の形態の空気浄化装置の正面図

符号の説明

１、１１、２１、３１ 空気浄化装置
２、１２ 放電電極
３、１３、２４ 水分吸着材を担持したフィルター
４、１４、２３ 光触媒ハニカム状フィルター
５、１５ アース電極
６、１６、２５ ヒータ
７、１８ 電源装置
１０ 高濃度酸素供給装置

Claims (4)

1. 放電電極の流路上流側に配設した水分吸着材を担持したフィルターと、前記放電電極の流路下流側に配設した光触媒フィルターと、前記水分吸着材を担持したフィルターと、前記光触媒フィルターの外側に配設したアース電極と、前記水分吸着材を担持したフィルターの流路上流側に配設した加熱手段とからなる空気浄化装置。
2. 光触媒フィルターの流路下流側に、オゾン分解フィルターを設けた請求項１記載の空気浄化装置。
3. 紫外線照射手段と、前記紫外線照射手段の流路上流側と流路下流側とに設けた光触媒フィルターと、前記光触媒フィルターの流路上流側に設けた水分吸着材を担持したフィルターと、前記フィルターの流路上流側に設けた加熱手段とからなる空気浄化装置。
4. 光触媒フィルターの流路上流側にて、高濃度酸素を供給する構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気浄化装置。

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