JP2005334015A - 空気の除菌・消臭装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が単純で小型化でき、かつ高い除菌・消臭性能と、除菌・消臭に用いたオゾンの分解性能を有する空気の除菌・消臭装置を提供すること。
【解決手段】一次粒径が２０ｎｍ未満のアナターゼ型の酸化チタンからなる光触媒材料に、粒径が１０ｎｍ以下で前記酸化チタンの０．０３〜５重量％の金属銀の粒子を部分的に固着させて得られる複合光触媒微粒子材料を、フィルター４ａ、４ｂの表面積１ｍ^２あたり１ｇ以上を分散担持し、このフィルター４ａ、４ｂを空気が流通する経路２１に所定の間隔をおいて対向して配設すると共に、このフィルター４ａ、４ｂの間に波長が２８０ｎｍ以下の紫外線を放射する放電灯５を配設し、フィルター４ａ、４ｂの表面における紫外線強度を０．５ｍＷ／ｃｍ^２以上とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気の除菌・消臭装置に関し、更に詳しくは、紫外線及び光触媒作用を用いる空気の除菌・消臭装置に関する。

波長が２５４ｎｍを中心とする紫外線（通称、ＵＶ−Ｃ波）は除菌力が強く、このような紫外線を放射する紫外線ランプは一般的な除菌用のランプとして用いられる。この場合、付随して発生する１６０〜２２０ｎｍの波長の紫外線は、強力な除菌・消臭作用を有するオゾンを発生させる。しかしながら、オゾンは一定量を超えると人体に有害であり、かつ工業的にオゾンを無害化できる有効な手段がないことから、その除菌・消臭作用を用いることなく、意図的に排除される場合が多い。

オゾンを用いて除菌・消臭を行い、その後、残留するオゾンを分解・無害化する構成として、オゾン発生器で発生させたオゾンにより空気の除菌・消臭を行い、その後、空気中に残留するオゾンを光触媒の作用によって分解する空気浄化装置が提案されている（特許文献１参照）。具体的には、空気浄化装置の内部を、仕切り板によって空気の流れの上流側と下流側の２区画に分割し、上流側の区画にオゾン発生器を配設し、下流側の区画に光触媒部材及びその光源を配設するものである。

このような構成によれば、装置内を流通する空気を、上流側の区画においてオゾンで除菌・消臭し、下流側の区画において、光触媒部材により残留するオゾンを分解することができる。

しかしながら、特許文献１に開示される構成では、流通する空気をオゾンにより除菌・消臭する区画と、光触媒作用により残留するオゾンを分解する区画とが別個に独立して形成されるから、空気浄化装置の構造が複雑化すると共に大型化する。また、使用する光触媒部材の具体的な条件などは開示されておらず、残留オゾンの分解能力は不明である。このため、オゾンが分解できずに残留するおそれもある。

特開２００４−７３２６５号公報

上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、除菌・消臭に用いたオゾンが残留しないように確実に分解・除去できる空気の除菌・消臭装置を提供すること、あるいは、構造が簡単で小型化できる空気の除菌・消臭装置を提供することである。

この課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、被清浄空気が流通する経路と、該経路の内部に所定の間隔をおいて配設され、光触媒材料の表面に金属銀の粒子を分散付着させた複合光触媒微粒子材料が通気性を有する吸着基材の表面に分散担持されてなるフィルターと、該フィルターの間に配設され、波長が２８０ｎｍ以下の紫外線を放射する放電灯とを備えることを要旨とするものである。

請求項２に記載の発明は、被清浄空気が流通する経路と、該経路に配設され、波長が２８０ｎｍ以下の紫外線を放射する放電灯と、該放電灯を囲繞するように配設され、光触媒材料の表面に金属銀の粒子を分散付着させた複合光触媒微粒子材料が通気性を有する吸着基材の表面に分散担持されてなるフィルターとを備えることを要旨とするものである。

請求項３に記載の発明は、被清浄空気が流通する経路と、該経路に配設され、波長が２８０ｎｍ以下の紫外線を放射する放電灯と、該放電灯の周囲を囲繞して充填され、光触媒材料の表面に金属銀の粒子を分散付着させた複合光触媒微粒子材料が粒状あるいは球状の吸着基材の表面に分散担持されてなる除菌・消臭部材とを備えることを要旨とするものである。

ここで、請求項４に記載の発明のように、前記複合光触媒微粒子材料は、一次粒径が２０ｎｍ未満のアナターゼ型の酸化チタンの粒子からなる光触媒粒子材料の表面に、粒径が１０ｎｍ以下で前記酸化チタンの粒子の０．０３〜５重量％の金属銀の粒子を部分的に固着させてなるものであることが好ましい。

また、請求項５に記載の発明のように、前記フィルターは、通気性を有するシート状の吸着基材に、該シート状の吸着基材の表面積１ｍ^２あたり１ｇ以上の前記複合光触媒微粒子材料を結合付着されてなることが好ましい。

また、請求項６に記載の発明のように、前記除菌・消臭部材は、粒状あるいは球状の吸着基材の表面に、該吸着基材１ｋｇあたり１．５ｇ以上の前記複合光触媒微粒子材料を結合付着してなるものであっても良い。

そして請求項７に記載の発明のように、前記放電灯は、オゾンの発生量が０．５〜３ｐｐｍであり、前記フィルター又は前記除菌・消臭部材の表面における紫外線強度が０．５ｍＷ／ｃｍ^２以上であることが好ましい。

請求項１に記載の発明によれば、フィルターの間に画成される区画に流入した空気は、放電灯が放射する紫外線により除菌され、更に紫外線により発生したオゾンによって除菌・消臭される。そして、除菌・消臭された空気は、いずれかのフィルターを通じて外部に放出されるが、これらのフィルターは、放電灯が放射する紫外線を受けて光触媒作用を生じており、除菌・消臭された空気が通過する際にオゾンが分解される。このため装置の外部には、オゾンが残留しない空気を放出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、フィルターにより囲繞されて画成される区画に流入した空気は、放電灯が放射する紫外線により除菌され、更に紫外線により発生したオゾンによって除菌・消臭される。そして、除菌・消臭された空気は、再びフィルターを通じて外部に放出されるが、このフィルターは、放電灯が放射する紫外線を受けて光触媒作用を生じており、除菌・消臭された空気が通過する際にオゾンが分解される。このため装置の外部には、オゾンが残留しない空気を放出することができる。

請求項３に記載の発明によれば、除菌・消臭部材が充填される区画に流入した空気は、放電灯が放射する紫外線により除菌され、更にこの紫外線によって発生したオゾン、及び紫外線に照射を受けた複合光触媒微粒子材料の光触媒作用により、除菌・消臭される。発生したオゾンは、その後このオゾンを含む空気は、除菌・消臭部材が充填される区画から外部に流出するまでの間に、除菌・消臭部材の光触媒作用により分解される。このため装置の外部には、オゾンが残留しない空気を放出することができる。

このように、請求項１から請求項３に記載の発明は、放電灯の発する紫外線を、空気の除菌や、空気の除菌・消臭のためのオゾンの発生源として用いると共に、光触媒作用の光源としても用いるものである。このため、従来のように空気を除菌・消臭する区画と、オゾンを除去する区画とを別途独立して画成する必要がなく、除菌・消臭装置の構造の単純化と、それに伴う小型化を図ることができる。

また、前記フィルター、あるいは除菌・消臭部材に担持される光触媒部材として、酸化チタンの粒子の表面に金属銀粒子を分散付着させた複合光触媒部材を用いると、金属銀の光触媒活性作用により、オゾンの分解能力を高くして、未分解オゾンの残留を防止できる。更に、金属銀自体が強い抗菌作用を有していることから、放電灯が点灯しておらずに光触媒作用が期待できない状態、例えば装置が作動していない状態であっても、前記各フィルターに雑菌等が繁殖することを防止できる。

請求項４に記載の発明によれば、金属銀の光触媒活性作用が強く発現し、発生したオゾンを分解するのに必要充分な光触媒作用を得ることができる。また、金属銀の抗菌作用により、装置が作動していない状態であっても、フィルターに雑菌等が繁殖することを防止できる。このため、フィルターを常に清潔な状態に維持できる。

請求項５に記載の発明の条件でフィルター、あるいは請求項６に記載の除菌・消臭部材を用いると、発生したオゾンを分解するのに必要充分な光触媒作用を得ることができる。

ここで、請求項７に記載の発明のような放電灯を用いると、流入した空気の除菌・消臭に必要充分なオゾンを発生させることができると共に、発生したオゾンの分解に充分な光触媒作用を得ることができる。また、放射される紫外線によっても除菌・消臭作用を奏することができる。

以下に、本発明の実施形態について、図表を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る空気の除菌・消臭装置の構造を示した断面模式図であり、それぞれ、図１（ａ）は第１の実施形態、図１（ｂ）は第２の実施形態、図１（ｃ）は第３の実施形態について示している。

まず第１の実施形態について説明する。図１（ａ）に示すように、第１の実施形態に係る空気の除菌・消臭装置１ａ（以下、「本装置１ａ」と略して記す。）は、内部に空気が流通可能な空気経路２１が形成される筐体２と、この空気経路２１を上流側と下流側の２箇所で仕切って対向するように配設される第１のフィルター４ａ及び第２のフィルター４ｂと、これら第１及び第２のフィルター４ａ、４ｂの間に配設される放電灯５とを備える。また、空気経路２１には、強制的に空気を流通させるファン３が配設される。

筐体２は、略筒状で両端が開口する部材、あるいは略箱状で相対向する二面に開口部が形成される部材である。そして内部には、空洞状で空気が流通可能な空気経路２１が形成される。なお、筐体２の材質は限定されるものではないが、紫外線やオゾンに対して、ある程度の耐久性を有する材料により形成されることが好ましい。

第１のフィルター４ａ及び第２のフィルター４ｂは、複合光触媒微粒子材料が、無機酸化物系結合剤により吸着基材に吸着結合されて構成されるものである。

複合光触媒微粒子材料は、サブミクロンサイズの酸化チタンの粒子の表面上に、ナノメートルサイズの金属銀の微粒子が分散担持されるものである。

酸化チタンは、紫外線が照射されると、表面に存在する吸着水や吸着酸素と反応し、ヒドラキシラジカルやスーパーオキサイドアニオンなどの活性酸素種を発生させる。これら活性酸素種は強力な酸化力を有しており、空気中の細菌、悪臭、あるいはオゾンを分解するという光触媒作用を発揮する。すなわち、紫外線照射下においては、酸化チタン単独でも優れた抗菌・光触媒作用を呈する。

なお、適用される酸化チタンの粒子は、アナターゼ型の結晶構造を有するものであることが好ましい。アナターゼ型の結晶構造のチタンは、紫外線で反応・活性化する低温型のタイプであり、これとは別の高温型（ルチル型）と区別されるものである。これによれば、紫外線の照射によって強い酸化・還元作用を呈し、光触媒材料として好適に用いられる。

この酸化チタンの粒子の粒径は、２０ｎｍ未満であることが好ましい。粒径が２０ｎｍ以上であると、酸化チタンの粒子の比表面積が小さくなり、単位質量当たりのオゾンとの反応量が低下する。このため、オゾンの分解性能の低下が懸念される。

酸化チタンの粒子の表面に分散担持される金属銀は、紫外線照射下において、酸化チタンの光触媒性能を更に高める光触媒活性剤としての機能を果たす。また、金属銀自体が強い抗菌作用を備えた物質である。このため金属銀を担持させることにより、酸化チタンの光触媒効果が及ばない暗所においても、高い抗菌性能を維持することができる。

担持する金属銀の粒子の粒径は１０ｎｍ以下であることが好ましい。金属銀の粒子の粒径が１０ｎｍを超えると、比表面積が減少して、光触媒活性剤や、除菌・消臭性の材料としての機能を充分に果たすことができないと考えられる。

この複合光触媒微粒子材料は、酸化チタンの粒子を分散させた水溶液中に、金属銀前駆体からなる錯体を含む水溶液を混合し、この混合水溶液に還元剤を添加して撹拌・分散させて製造される。前記金属前駆体としては、硝酸銀が好適に用いられる。硝酸銀は、硝酸銀のイオン錯体水溶液中に安定して存在し得ることから、取扱が容易である。なお、硝酸銀以外にも硫酸銀などの銀化合物が適用できる。また、還元剤としては、ブドウ糖を好適に適用できる。ブドウ糖を用いると、酸化チタン粒子の表面に金属銀を細かく分散担持させることができる。分散担持させる金属銀の粒子が小径となれば、単位重量当たりの表面積が増加し、光触媒活性の作用や抗菌作用がより活性化する。

また、本発明において、金属銀の酸化チタンの粒子表面への担持量は、酸化チタンの粒子の単位重量当たり０．０３〜５重量％であることを要する。このような比率とすることにより、高いオゾンの分解性能、及び除菌・消臭性能を発現させることができる。

吸着基材は、ウレタンフォームなどの多孔質で通気性を有する合成樹脂材料からなるシート状の部材や、ビーズ状の部材（すなわち小径の球状の部材）などが用いられる。そしてこれら吸着基材に、無機酸化物系結合剤を用いて吸着結合させる。

吸着基材にシート状の部材を用いる場合には、所定の寸法に切り出すなどして第１及び第２のフィルター４ａ、４ｂが形成される。一方、吸着基材としてビーズ状の部材を用いる場合には、通気性を有する容器内に充填するか、コルゲート状のシートを積層した構造体や、ハニカム構造の構造体などの通気性を有する構造体の表面に付着させることにより、第１及び第２のフィルター４ａ、４ｂが形成される。

放電灯５は、オゾンの発生量が０．５〜３ｐｐｍのものが適用される。そして第１のフィルター４ａと第２のフィルター４ｂとの間に配設し、紫外線を照射した際において、第１及び第２のフィルター４ａ、４ｂの表面における紫外線強度が０．５ｍＷ／ｃｍ^２以上であることを要する。

ファンは、筐体２の空気の経路２１に空気を強制的に流通させるものである。このファンは、各種公知のファンを用いることがでる。

このような構成の除菌・消臭装置１の動作は次のとおりである。放電灯５を点灯して紫外線を照射すると、第１及び第２のフィルター４ａ、４ｂの間に画成される区画２２（以下「除菌・消臭区画２２」と記す）の内部にオゾンが発生する。そしてオゾン及び紫外線により、
この除菌・消臭区画２２の内部の空気は、紫外線により除菌できると共に、紫外線により発生したオゾンによっても除菌・消臭することができる。また同時に、第１及び第２のフィルター４ａ、４ｂに吸着される複合光触媒微粒子材料は、紫外線の照射を受けて光触媒作用が発現する。

この状態でファン３を作動させて空気を矢印ａの向きに流通させると、装置外部の空気が第１のフィルター４ａを通過して、除菌・消臭区画２２に流入する。そして流入した空気は、オゾン及び紫外線により除菌・消臭される。なお、空気が第１のフィルター４ａを通過する際においても、複合光触媒微粒子材料の光触媒作用により、除菌・消臭される。

除菌・消臭区画２２で除菌・消臭された空気は、第２のフィルター４ｂを通過して、装置１の外部に放出される。除菌・消臭された空気はオゾンを含有している場合があるが、第２のフィルター４ｂを通過する際に、複合光触媒微粒子材料の光触媒作用により分解される。このため、装置１の外部には、オゾンが残留しない空気が放出される。また、第２のフィルター４ｂを通過する際においても、空気の除菌・消臭が行われることになる。

なお、本装置を使用していない間、具体的には放電灯を点灯していない間においては、複合光触媒微粒子材料の酸化チタンに担持される金属銀が抗菌作用を維持する。このため、第１及び第２のフィルター４ａ、４ｂに雑菌等が繁殖することが防止でき、本装置１の使用・不使用にかかわらず、常に清潔な状態に維持できる。

次いで、第２の実施形態について、図１（ｂ）を参照して説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、主にフィルターの形態が異なるものである。このため、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して用い、詳細な説明は省略する。

第２の実施形態に係る空気の除菌・消臭装置１ｂ（以下、「本装置１ｂ」と略して記す。）は、筐体２に形成される空気の経路２１の内部に紫外線を放射する放電灯５が配設される。そしてこの放電灯５を囲繞するように、フィルター４ｃが配設される。この他、空気の経路２１内を空気を強制的に流通させるためのファン３が配設される。なお、これらの筐体２、放電灯５、ファン３は、第１の実施形態と同一のものが適用できる。

フィルター４ｃは略円筒形状に形成され、その略中心に放電灯５が位置するように配設される。このフィルター４は、前記複合光触媒微粒子材料が、無機酸化物系結合剤により吸着基材状に吸着結合されて構成されるものであり、第１の実施形態に適用されるフィルターとは、形状が異なるのみである。

このような構成の除菌・消臭装置１ｂの動作は次のとおりである。放電灯５を点灯して紫外線を照射すると、フィルター４ｃに囲繞される区画（除菌・消臭区画２２）の内部にオゾンが発生する。このオゾン及び紫外線により、この除菌・消臭区画２２の内部の空気を除菌・消臭することができる。また同時に、フィルター４ｃに吸着結合される複合光触媒微粒子材料は、紫外線の照射を受けて光触媒作用が発現する。

ここで、フィルター４ｃは略円筒状に形成されており、その略中心に放電灯が位置するから、フィルターの内壁面は、全周に亘って略均一の強度の紫外線の照射を受ける。このためフィルター４ｃの表面における光触媒作用の効率を向上させることができる。また、フィルター４ｃの表面における紫外線強度は、第１の実施形態と同一の条件が適用できる。

この状態でファン３を作動させて空気を矢印ａの向きに流通させると、装置１ｂの外部の空気が、フィルター４ｃを通過して除菌・消臭区画２２に流入する。そして流入した空気は、紫外線により除菌されると共に、オゾンにより除菌・消臭される。

除菌・消臭区画２２で除菌・消臭された空気は、再びフィルター４ｃを通過して、装置１ｂの外部に放出される。除菌・消臭された空気はオゾンを含有している場合があるが、再びフィルター４ｃを通過する際に、複合光触媒微粒子材料の光触媒作用により分解される。このため、装置１ｂの外部には、オゾンが残留しない空気が放出される。

なお、空気がフィルター４ｃを通過して除菌・消臭区画２２に流入、あるいは流出する際においても、複合光触媒微粒子材料の光触媒作用により、除菌・消臭される。

次いで、第３の実施形態について、図１（ｃ）を参照して説明する。第３の実施形態も、第１又は第２の実施形態と比較して、主にフィルターの形態が異なるものである。このため、第１又は第２の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して用い、詳細な説明は省略する。

第３の実施形態に係る空気の除菌・消臭装置１ｃ（以下、「本装置１ｃ」と略して記す。）は、筐体２に形成される空気の経路２１の内部に紫外線を放射する放電灯が配設される。そしてこの放電灯５の周囲を囲繞するように、除菌・消臭部材４ｄが充填される。この他、空気の経路２１内を空気を強制的に流通させるためのファン３が配設される。なお、これらの筐体２、放電灯５、ファン３は、第１又は第２の実施形態と同一のものが適用できる。

除菌・消臭部材４ｄは、複合光触媒微粒子材料を、球状あるいはビーズ状に形成される吸着基材の表面に、無機酸化物系結合剤を用いて吸着結合させたものである。この吸着基材は、合成樹脂などから形成されるものが適用できる。すなわち、第１又は第２の実施形態におけるシート状の吸着基材と同じ材質からなるものでよく、例えばウレタン樹脂などが適用できる。

この吸着基材の表面に吸着結合される複合光触媒微粒子材料は、第１又は第２の実施形態に適用される複合光触媒微粒子材料が適用できる。そして、この吸着基材１ｋｇあたりについて、１．５ｇ以上の複合光触媒微粒子材料を結合付着してなることが好ましい。これ吸着結合される複合光触媒微粒子材料が、これ以下の割合であると、発生したオゾンを分解するのに必要な光触媒作用を得られないおそれがある。

そして、このような除菌・消臭部材４ｄを、放電灯５の周囲を囲繞するように充填される。具体的には、例えば、通気性を有し略円筒状に形成される容器６の略中心に放電灯５を配設し、この容器６の内部に前記除菌・消臭部材４ｄを充填させる構成などが挙げられる（本実施形態においては、除菌・消臭部材４ｄが充填される区画「除菌・消臭区画２２」と称する。）。この除菌・消臭部材４ｄは、球状あるいはビーズ状の形状を有するから、放電灯５の周囲に充填しても、除菌・消臭部材４ｄ同士の間は空気が流通可能である。このため除菌・消臭区画２２は、全体として通気性を有する。

このような構成の除菌・消臭装置１ｃの動作は次のとおりである。放電灯５を点灯して紫外線を照射すると、除菌・消臭区画２２の内部にオゾンが発生する。また同時に、フィルター４ｃに吸着結合される複合光触媒微粒子材料は、紫外線の照射を受けて光触媒作用が発現する。このため、除菌・消臭区画２２の内部の空気は、紫外線により除菌できると共に、オゾン及び複合光触媒微粒子材料により除菌・消臭することができる。

この状態でファン３を作動させて空気を矢印ａの向きに流通させると、装置１ｃの外部の空気が、除菌・消臭部材４ｄ同士の隙間から除菌・消臭区画２２を通過する。通過中の空気は前記各作用により除菌・消臭される。

そして除菌・消臭区画２２を通過した空気は、本装置１ｃの外部に放出される。除菌・消臭区画２２の内部には、紫外線により発生したオゾンが存在する場合があるが、除菌・消臭区画２２を通過し終えるまでの間に、除菌・消臭部材４ｄの光触媒作用により、オゾンが分解される。このため、本装置１ｃの外部には、オゾンが残留しない空気が放出される。

このように、光触媒作用によって空気の除菌・消臭や、オゾンの分解を行う複合光触媒微粒子材料が、紫外線を放射する放電灯５の直近に配設されるため、光触媒の作用の効率を向上させることができる。また、除菌・消臭区画２２を小さくできることから、更なる装置の小型化を図ることもできる。

以下に、本発明の具体的な実施例と、その効果を検証した結果を、比較例と併せて説明する。効果の検証は、（１）オゾンの分解性能、（２）消臭性能の２点について行っている。表１は、本発明の実施例と、比較例の具体的な構成、及びそれらの効果の検証結果を示す。なお、フィルターの形態としては、第１の実施形態のものを適用した。

本発明の実施例は、複合光触媒微粒子材料として、一次粒径が７ｎｍのアナターゼ型酸化チタン（石原産業（株）製）に、酸化チタンの重量に対して０．３重量％の割合で金属銀を担持させたものを用いている。そしてこの複合光触媒微粒子材料を、活性炭添着発砲ウレタンフォーム（二村化学工業（株）製）に、３ｇ／ｍ^２の割合で、無機酸化物系結合剤により吸着結合させてフィルターを作成した。除菌・消臭装置に組み込まれたフィルターの寸法は、５０ｍｍ×７５ｍｍである。そして除菌・消臭装置内に２枚のフィルターを対向して配設し、その間の略中央に放電灯を配設している。なお、放電灯から各フィルターの表面までの距離は、それぞれ約２０ｍｍとしている。この放電灯には低圧水銀ランプ（ランプテクノロジ（株）製。型番：ＬＴ−３）を用いている。この低圧水銀ランプは、ランプから２０ｍｍの距離おける紫外線強度が、１．２ｍＷ／ｃｍ^２である。このため、各フィルターの表面おける紫外線の強度は、約１．２ｍＷ／ｃｍ^２であると考えられる。

比較例１は、フィルターに担持される複合光触媒微粒子材料の量の効果を検証する比較例である。このため比較例１では、活性炭添着発砲ウレタンフォームに吸着する複合光触媒微粒子材料の量を、０．５ｇ／ｍ^２としている。これ以外の構成は、本発明の実施例と同一である。

比較例２は、複合光触媒微粒子材料を用いる効果、すなわち酸化チタンの表面に分散担持された金属銀の効果を検証する比較例である。このためこの比較例２では、光触媒微粒子材料として、一次粒径が７ｎｍの酸化チタンを金属銀を担持させずに用いている。これ以外の構成については本発明の実施例と同一である。

比較例３は、フィルター表面における紫外線強度の効果を検証する比較例である。このため比較例３では、放電灯としてブラックライト（ランプテクノロジ（株）製。型番：ＬＴ−５）を用いている。このブラックライトが放射する紫外線の中心波長は３７０ｎｍであり、ブラックライトから２０ｍｍの距離における紫外線強度は０．３ｍＷ／ｃｍ^２である。従って、各フィルターの表面における紫外線強度も、０．３ｍＷ／ｃｍ^２であると考えられる。なお、このブラックライトはオゾンを発生しないため、外部から強制的にオゾンを供給する構成としている。これら以外の構成は、本発明の実施例と同一である。

まず、オゾンの分解性能を検証した結果について記す。検証実験は、除菌・消臭装置内部の放電灯直近（「Ａ点」と称する。図１（ａ）参照。）と、第２のフィルターの外側表面直近（「Ｂ点」と称する。図１（ｂ）参照。）でオゾン濃度を測定して行った。オゾン濃度の測定には、荏原製作所（株）製の「オゾンハンターＡＥＴ０３０Ｐ」を用いた。

実施例では、Ａ点において１ｐｐｍのオゾンが検出された。これに対しＢ点においてはオゾンが検出されなかった。このため、実施例においては、第２のフィルターにおいて光触媒作用が充分に発現し、オゾンを完全に分解しているものと考えられる。

比較例１では、Ａ点において１ｐｐｍのオゾンが検出された。また、Ｂ点においては０．１０ｐｐｍのオゾンが検出された。このように、フィルターの複合光触媒微粒子材料の担持量が０．５ｇ／ｍ^２であると、オゾンを完全に分解することができなかった。また、環境基準においては０．０６ｐｐｍ以下にする必要があるから、この基準を満たすにはオゾンの分解能力が不足することになる。従って、オゾンを完全に分解するには、シート状の吸着剤においては１ｇ／ｍ^２以上の担持量が必要であると考えられる。

比較例２では、Ａ点において１ｐｐｍのオゾンが検出された。また、Ｂ点においては、０．０５ｐｐｍのオゾンが検出された。このように、金属銀を分散担持しない酸化チタンを用いた場合には、前記基準は満たすものの、オゾンの分解能力が低いことが確認された。このため、オゾンの分解能力を向上させて完全に分解するには、本発明のように、金属銀を分散担持させた酸化チタンを用いることが好ましいと考えられる。

比較例３では、Ａ点において１ｐｐｍのオゾンが検出された。また、Ｂ点においては０．１０ｐｐｍのオゾンが検出された。このように、フィルターの表面における紫外線強度が０．３ｍＷ／ｃｍ^２であると、オゾンの分解能力が低く、前記基準を満たすことができないことが確認された。従って、オゾンを完全に分解するためには、本発明のように０．５ｍＷ／ｃｍ^２以上あることが好ましいと考えられる。

次いで、消臭性能を検証した結果について記す。ホルマリンを５ｐｐｍの濃度で充満させた１ｍ^３の容積の容器の内部に、実施例あるいは各比較例の除菌・消臭装置１００を設置して作動させ、ホルマリンが検出されなくなるまでの時間を測定して行った。

図２は、消臭性能の検証に用いた装置の構成を模式的に示した図である。検証装置１０は、内部の容積が１ｍ^３で、アクリルにより形成される容器１１を有する。そしてポンプ１６により、ホルマリン１５が貯留される三角フラスコ１４の内部に空気を送給し、この空気により、気体のホルマリンを容器１１の内部に送給できるように構成される。そして容器１１には北川式検知管１３が配設され、容器１１の内部のホルマリンの濃度を測定できるように構成される。また、容器１１の内部には撹拌用のファン１２を配設して、容器１１の内部の空気を撹拌した。

本発明の実施例においては、ホルマリンが検出されなくなるまでに要した時間は７時間であった。

比較例１では、ホルマリンが検出されなくなるまでに１５時間以上を要した。このように、フィルターの複合光触媒微粒子材料の担持量が０．５ｇ／ｍ^２であると、本実施例の倍以上の時間を要し、消臭性能が低くなることが確認された。従って、フィルターの複合光触媒微粒子材料の担持量は、本発明の範囲である１ｇ／ｍ^２以上であることが好ましいといえる。

比較例２では、ホルマリンが検出されなくなるまでに１２．５時間を要した。このように、金属銀を分散担持させない酸化チタンでは、金属銀を分散担持させた酸化チタンを用いる場合に比較して、消臭の性能が低いことが確認された。従って、高い消臭性能を得るためには、金属銀を分散担持させた酸化チタンからなる複合光触媒微粒子材料を用いることが好ましいといえる。

比較例３では、ホルマリンが検出されなくなるまでに１５時間以上を要した。このように、本発明の実施例に比較して倍以上の時間を要することから、消臭能力を高めて短時間で消臭するには、フィルターの表面における紫外線強度が、本発明の範囲である０．５ｍＷ／ｃｍ^２以上であることが好ましいといえる。

以上のとおり、本発明は高い消臭性能を発揮することが確認された。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態及び実施例に何ら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能であることはいうまでもない。

すなわち、前記した放電灯と複合光触媒微粒子材料を担持したフィルターの配置形態は例示であり、これらの形態に限られるものではない。要は、放電灯などの紫外線の放射源と、この放射源から放射された紫外線を受光できる箇所であって、かつ紫外線により発生したオゾンを含む空気が通過する箇所に、前記複合光触媒微粒子材料を設置する構成であればよい。

本発明の空気の除菌・消臭装置は構造が単純で小型にでき、かつ使用していない場合でも清潔に維持できるから、小型化が要求される条件、あるいは間歇的に使用される条件での用途に好適に適用できる。例えば、自動車の車載用の空気清浄装置として、車内やエアコンの送風経路などに組み込む用途が挙げられる。

本発明の実施形態に係る除菌・消臭装置の構造を示した断面模式図であり、（ａ）は第１の実施形態を、（ｂ）は第２の実施形態を、（ｃ）は第３の実施形態を示す。 本発明の効果の検証に用いた設備の概略を示した模式図である。

符号の説明

１ａ 除菌・消臭装置
２ 筐体
３ ファン
４ａ、４ｂ フィルター
５ 放電灯
２１ 空気経路
２２ 除菌・消臭区画
ａ 空気の流通の向き

Claims (7)

1. 被清浄空気が流通する経路と、該経路に所定の間隔をおいて配設され、光触媒材料の表面に金属銀の粒子を分散付着させた複合光触媒微粒子材料が通気性を有する吸着基材の表面に分散担持されてなるフィルターと、該フィルターの間に配設され、波長が２８０ｎｍ以下の紫外線を放射する放電灯とを備えることを特徴とする空気の除菌・消臭装置。
2. 被清浄空気が流通する経路と、該経路に配設され、波長が２８０ｎｍ以下の紫外線を放射する放電灯と、該放電灯を囲繞するように配設され、光触媒材料の表面に金属銀の粒子を分散付着させた複合光触媒微粒子材料が通気性を有する吸着基材の表面に分散担持されてなるフィルターとを備えることを特徴とする空気の除菌・消臭装置。
3. 被清浄空気が流通する経路と、該経路に配設され、波長が２８０ｎｍ以下の紫外線を放射する放電灯と、該放電灯の周囲を囲繞して充填され、光触媒材料の表面に金属銀の粒子を分散付着させた複合光触媒微粒子材料が粒状あるいは球状の吸着基材の表面に分散担持されてなる除菌・消臭部材とを備えることを特徴とする空気の除菌・消臭装置。
4. 前記複合光触媒微粒子材料は、一次粒径が２０ｎｍ未満のアナターゼ型の酸化チタンの粒子からなる光触媒粒子材料の表面に、粒径が１０ｎｍ以下で前記酸化チタンの粒子の０．０３〜５重量％の金属銀の粒子を部分的に固着させてなるものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の空気の除菌・消臭装置。
5. 前記フィルターは、通気性を有するシート状の吸着基材に、該シート状の吸着基材の表面積１ｍ^２あたり１ｇ以上の前記複合光触媒微粒子材料を結合付着されてなることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項４のいずれかに記載の空気の除菌・消臭装置。
6. 前記除菌・消臭部材は、粒状あるいは球状の吸着基材の表面に、該吸着基材１ｋｇあたり１．５ｇ以上の前記複合光触媒微粒子材料を結合付着してなるものであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の空気の除菌・消臭装置。
7. 前記放電灯は、オゾンの発生量が０．５〜３ｐｐｍであり、前記フィルター又は前記除菌・消臭部材の表面における紫外線強度が０．５ｍＷ／ｃｍ^２以上であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の空気の除菌・消臭装置。

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