JP2005342509A - 空気殺菌・脱臭装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紫外線の殺菌作用を利用した空気殺菌装置において、紫外線の殺菌及び脱臭に対する利用効率を向上させて空気の十分な殺菌脱臭を行い得るようにし、又、空気殺菌装置の通常の使用状態においても、光触媒を効果的に作用させて脱臭・殺菌を行うことのできる、小型化を図った空気殺菌装置及び空気清浄機を提供する。
【解決手段】ケーシング２内の空気入側１に脱臭機能付きプレフイルタ３を、又空気排出側１２に消臭フィルタ１０を各々に設けると共にケーシング２内のプレフイルタ３と消臭フイルタ１０との間に特殊紫外線発光体４、紫外線発光体６９を配置する。プレフイルタ３と特殊紫外線発光体４との間に遮断及び反射・流量調整板１３を、特殊紫外線発光体４と紫外線発光体６との間に光触媒層保持５を、紫外線発光体６と紫外線発光体９との間に光触媒保持層７を、紫外線発光体９の風下側に光触媒担時層８を、各々に挟んで光触媒担時層を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気の清浄・殺菌に係り、特に、住居とする一般室内や病院内の空気を紫外線源と酵素を固定化した集塵フイルタを用いる清浄化により脱臭・殺菌・集塵を行う装置と方法に関する。

生活の質の高度化に伴い、住環境の快適さを追求することが求められている。これらに対して、空調装置を中心とする電気機器には脱臭・消臭・集塵の機能が取り入れられたが、一般の室内や病院内において環境の気密性の向上により、換気率が極端に低下したため、室内の細菌、ウィルス、アレルゲン等の室内滞留が原因と思われる感染症が問題にされるようになった。

又、従来の集塵を行う手段としては、例えば、電気式やイオン式のような静電気力により集塵を行うものと、フィルタによって塵を取り除く機械式のものがあるが、何れの方式をとっても、脱臭、殺菌、集塵を効果的にかつ安全に行うためには、脱臭フィルタや集麈フイルタを用いる必要があった。通常、脱臭フィルタは、集塵手段の前後いずれかに配置するが、集塵手段の手前（風上側）に配置する場合は、臭気分子以外に、塵、ゴミ、ニコチンやタール、細菌が付着し、脱臭寿命を低下させるという問題や細菌が増殖されるという問題があった。一方、脱臭フィルタを後方（風下側）に配置する場合は、集塵手段に臭気分子が吸着するため、特に装置が運転されない場合に、集塵手段から離脱した臭気分子によって臭いが発生したり、捕集された細菌、ウィルスが飛散するという問題があった。
集塵フイルタとしては、空気清浄機及び空気殺菌・脱臭装置においては、すでに公知のようにＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）又はＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ）高中性能フイルタが開示されている。しかし、これらの集塵フイルタ単体では、空気中に浮遊するカビ、バクテリア、真菌等の微生物を十分には除去できなかった。さらに、フイルタに捕集された微生物を殺菌、滅菌することが困難でありフイルタ上で微生物が増殖し飛散することで二次汚染を起こすおそれもあるため空気の浄化処理に関して必ずしも満足すべき結果が得られなかった。そこで、本発明者は空気中に浮遊するカビ、バクテリア、真菌 等の微生物の殺菌・滅菌処理に関与することができる酵素類の使用を思い立った。酵素類を用いる殺菌・滅菌手段あるいは抗菌手段としては、例えば、以下に挙げるような種々の技術が開示されている。
国際公開番号Ｗ０９８／０４３３４号公報においては、空気浄化フイルタの担体の表面に、酵素を固定化させることにより、従来の空気清浄フイルタで困難であった空中に浮遊する微生物を直接殺菌浄化できる、フイルタ上に捕集した微生物も殺菌・滅菌除去する手段が開示されている。また、特開平６−９１１１７号公報においては、粘液細菌が生産するよう菌酵素及び抗生物質を基材に固定したフイルタが開示されている。
更に、特開２００３−２１０９１９号公報においてはフイルタにアレルゲン不活化機能を有する酵素を具備し、浮遊するアレルゲンを不活化させる手段が開示されている。

しかしながら、装置への組み込みの具体的内容については、特開２００３−２１０９１９号公報においては空気清浄機での具体的な実施例の提案がなく。
また、国際公開番号Ｗ０９８０４３３４号公報においても具体的な実施例の提案がない。
そこで、発明者は従来の空気清浄機及び空気殺菌・脱臭装置において課題としてきた諸問題を解決できる手段として、実施例図９の装置において、国際公開番号Ｗ０９８／０４３３４号公報で開示されたフイルタ生産技術を利用したフイルタを搭載した装置を提案することに至った。

国際公開番号Ｗ０９８／０４３３４号公報で開示された商品として、日揮ユニバーサル株式会社等の［酵素フイルタ］があり、主に食品工場・製薬工場・ビル空調等の比較的中規模以上の空調設備に採用されていることが多かった。また、小型空気清浄機に採用され公知されている商品としてた、三菱重工空調システム株式会社製［ＮＳ４５７］等があり、プレフィルタ＋酵素フイルタ＋光触媒脱臭フイルタの構成となっている。小型化を行うにあたって酵素フィルタの殺菌・滅菌除去効率を上げるためには、圧力損失が高くなり、送風ファン能力を上げる必要や騒音の問題、酵素フイルタの厚さを厚くする必要があり、コストが高くなる問題や装置の大型化等の問題により、殺菌・滅菌除去効率を高効率化しにくい問題があった。そこで、本発明者は、オゾン分解による活性酸素や光触媒担持層の光触媒作用による酸化分解作用と殺菌紫外線（２５４ｎｍ）によって空気中に浮遊する細菌・ウイルス・微生物等を殺菌・滅菌除去機能とを組み合わした、小型空気殺菌・脱臭・集麈装置実施例９図を発明した。

病院や診療所において、雰囲気中や壁面・床・天井等に雑菌や病原菌等が存在すると、患者や医療従事者に感染する恐れがある。特に最近は院内感染の予防が重要な課題となっている。
従来の殺菌消毒方法は、薬剤による方法、紫外線による方法等がある。薬剤による方法は、エタノールやクレゾールなどの薬剤を室内に噴霧、散布することにより消毒するものである。通常殺菌灯として知られる紫外線管灯は、院内の器具・衣服等を殺菌する程度にとどまっている。また、室内をオゾン燻蒸する装置があるが人体への影響や長時間の入室制限や残留濃度の問題があった。又、装置の大型化につながることが多かった。

実例図２、図３は従来の空気清浄機に用いられる一例を示す。
図２はウルパフイルタないしヘパフイルタ等の高効率粒子除去フイルタ１４を集塵フイルタとして用い、空気取り入れ口１側より、順にプレフイルタ３、紫外線発光体１８、光を受けることにより触媒として機能する光触媒を含む光触媒担持層５、高効率粒子除去フイルタ１４を配置する。
図３は空気取り入れ口１側より、順にプレフイルタ３、脱臭フイルタ１７、高効率粒子除去フイルタ１４、光を受けることにより触媒として機能する光触媒を含む光触媒担持層５、紫外線発光体１８を配置する。
実例図８は空気取り入れ口１側より、順にプレフイルタ３、殺菌機能をもつ、酵素を有する集塵フイルタ１９、紫外線発光体１８、光を受けることにより触媒として機能する光触媒を含む光触媒担持層５、消臭フイルタ１７を配置する

上述の空気清浄機において、実例図２の紫外線発光体１８は光触媒担持層の風上側に配置され、又実例 図３の紫外線発光体１８は光触媒担持層の風下側に配置されている。そのため、光触媒担持層に照射された紫外線は、片面照射となり片面のみの光触媒励起作用にとどまり効率的とは言いがたい。また、殺菌効果のある紫外線主波長を持ったランプと光触媒担時層との組合せになっておらず効率的殺菌とはなっていなかった。
空気清浄機内の空気中の細菌、ウイルスは集塵フイルタにより空気中の塵埃と共に捕集除去する方式であり、除去対象の種類や除去対象の粒径、粒子捕集率などの用途に応じて種々のフイルタが開発され、いろいろな形状の（マット形、クサビ形、折り込み形、、カゴ形、パネル形、ボックス形 等）形が用いられている。しかしながら、従来の集麈フイルタ単独では、空気中に浮遊するカビ、バクテリア、真菌等の微生物を十分には除去できなかった。例えば、従来型フイルタの場合、一旦フイルタに捕集されたカビや細菌などの微生物がフイルタ内部で増殖し、放置すると吹き出し口から再び室内にまき散らされてしまう。微生物二次汚染問題があった。
これらを解決する手段として、フイルタに捕集された微生物を殺菌、滅菌するために、紫外線（波長２５４ｎｍ）を集塵フイルタ表面に照射する方式が考え出されたが、フイルタ上で微生物を殺菌、滅菌するためには短時間処理では困難であり不十分である。例えば、市販されている空気清浄装置でＡメーカー製の装置では、ＨＥＰＡフイルタ表面に細菌を付着させ紫外線照射による殺菌効果を次のように公知している。ＭＲＳＡでは２時間で９９％以上を除菌。結核菌では２０時間で９９％以上除菌。インフルエンザウイルスでは２時間で９９％を不活化。黒カビでは４時間で９９％以上を除菌すると述べている。
更に、実例８図の配置を有する装置が考え出されたが、高性能殺菌酵素フイルタの厚さを薄くする技術が確立していない事や、必要とする性能を十分に発揮させるためには圧力損失（Ｐａ）が高くなる傾向がある事もあり、粒子捕集率を高くする事や殺菌、滅菌効率を高くする事が十分できなかった。また、紫外線発光体としてブラックライトが使用されているため、殺菌・滅菌除去作用は殆ど酵素フイルタに頼った内容となっている。そのため、高性能、低コスト、小型化を十分に行う事ができていなかった。
微生物が増殖し飛散することで二次汚染を起こすおそれもあるため空気の浄化処理に関しては必ずしも満足すべき結果が得られていなかった。

光触媒担持層への紫外線照射光としてはブラックラ仆を使用する事が多い理由として、人体への有害光である紫外線光波長２５４ｎｍを用いた場合、装置から紫外線光が洩れない用にする事やフイルター交換時に紫外線光を浴びない様にする必要があり、安全性やコスト高になることを避けるために使用しなかった。例えば、株式会社富士通ゼネラル製空気清浄機［ＡＣＳ−２４ＪＵＰ］等は唯一紫外線波長２５４ｎｍの紫外線ランプを取り入れた製品であるが紫外線ランプと光触媒部は紫外線光がもれない構造にするためにユニット化と高い技術をもってこれらの課題に対処している。本発明者はこの問題を解決すべく、空気通路の入口及び／又は吹き出し口近傍に紫外線光遮断及び反射と風量調整機能を兼ね持つルーバを発明した。更に、ユーザーでのフイルタ交換はプレフイルタのみの内容とする事により解決をはかった。

本発明は脱臭と集塵と殺菌を同時に行う空気清浄機における上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、電源が切られて光触媒が動作しない状態でも臭いの再放散が起こらず、また、脱臭と殺菌と集塵のいずれもより効果的かつ安全に（二次汚染おこすおそれのない。）その機能を発揮することが出来るようにした構成内容を備えた、さらに小型化された空気殺菌・脱臭装置及び空気殺菌・脱臭・集塵装置を提供することをその解決すべき課題とする。

本発明は、次の９つの見知に基づいてなされたものである。
即ち、〈１〉空気中の菌類は、フィルタや繊維などを用いる濾過機構により捕集されるが、表面上で増殖するので、実用上の問題となる。
〈２〉室内にオゾンを充満させて燻蒸消毒することは、人体に有害なため、室内に人を入れずに密閉した状態で行う必要があり、使用が制限される問題がある。〈３〉臭い物質を構成する硫化物や有機酸などを、オゾンの強い酸化反応を利用して分解するのがオゾン脱臭原理であるが（参照文献 新版オゾン利用新技術 太田静行）、一般にオゾンは−ＳＨ，＝Ｓ，−ＮＨ_２，＝ＮＨ，−ＯＨ，−ＣＯＨ基を持つ化合物との反応性が大きく、悪臭物質の多くはこれらの基を持つので、オゾンによる脱臭は、多くの悪臭物質に対して効果があることになる。
Ｈ_２Ｓ＋Ｏ_３→Ｓ＋Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２ ．．．．．．（１）
ＣＨ_３ＳＨ＋Ｏ_３→ＣＨ_３ＯＨ＋ＳＯ_２．．．．．．（２）
しかし、悪臭対策レベルでの低臭気濃度領域では、反応速度が非常に遅い、例えば、硫化水素とオゾンを１ｐｐｍで反応させると、その半減期は約９０００分、同様にメチルメルカブタンでもその半減期は約２２０分となる。つまり、オゾン単体と脱臭物質との反応を考えると、長時間の反応が確保できる脱臭対象空間にオゾンを放出するシステムとする必要があった。通常の短時間反応が必要な脱臭システムでは、反応を確保するために、オゾンの反応を促進させる触媒作用を待ったものと併用が必須となる。〈４〉上記の問題にたいして、従来の実施例図５のごとく、従来はオゾン分解専用触媒を用いてオゾンを分解していた。本発明はオゾン分解触媒を用いず、殺菌紫外線と光触媒担持層を併用することで、脱臭と殺菌の作用を同時に効果的に行うことができる。ケーシング内のオゾン発生体（紫外線１８５ｎｍ）によりオゾンが生成され、さらにオゾンが殺菌紫外線（２５４ｎｍ）によって分解され、また、殺菌紫外線の効果的な照射により光触媒担持層が光触媒作用を発揮し、光触媒担持層に捕集された細菌、ウイルス、臭気分子を殺菌、不活化、脱臭すると共に、オゾンおも同時に分解されることにより、オゾン分解による活性酸素や光触媒担持層の光触媒作用による酸化分解作用とが一体化し一層効果的となる。本発明の作用における酸素の挙動を示すと下記のようである。
Ｏ_２＋ｈν（紫外線１８５ｎｍ）→２Ｏ（３ｐ）基底状態酸素原子
そして、この基底状態酸素原子に空気中の酸素分子が反応してオゾンが生成される。
Ｏ（３ｐ）基底状態酸素原子＋Ｏ_２→Ｏ_３オゾン
このＯ_３オゾンに殺菌紫外線（２５４ｎｍ）を照射するとオゾンは分解して一重項酸素原子と一重項酸素分子とが生成される。
また、前記記載雰囲気中に光触媒担持層を存在させ、殺菌紫外線（２５４ｎｍ）を光触媒保持層に照射すると触媒励起により表面に電子およびホールが形成されて活性酸素を発生し酸化還元反応が生ずる。また、詳細な原理は不明であるが触媒表面の電子がオゾン分解により生成された一重項酸素原子と一重項酸素分子に作用し、多くの活性酸素種を生成する。本発明の実施例によると図１０のごとく、光触媒作用単体の作用の場合と比べて２〜３倍の分解速度を得ることができた。〈５〉空気中の菌類の前記光触媒担持層への捕集において、光触媒担持層にアパタイトを付加あるいは一体化したアパタイト被覆型酸化チタン光触媒を使用することにより、菌類の光触媒担持層への捕集効果が向上すると共に、紫外線発光体が消灯している間の捕集、離脱防止効果が向上する効果を得た。〈６〉紫外線による殺菌効果は、Ｘ線の場合に用いられる吸収されたエネルギーではなく、入射エネルギーで定義され、慣例として紫外線照度（μＷ／ｃｍ^２）と照射時間（ｓｅｃ）の積（μＷ−ｓｅｃ／ｃｍ^２）で紫外線照射量は表される。また、効果の判定は細菌やカビの細胞あるいは細胞群が１個の可視集落（マクロコロニー）を形成することを生残と定義し、生残率あるいは殺菌率で表している。すなわち、この殺菌率を評価基準として発明者は鋭意研究を重ねた結果、ケーシング内の空気の流速を調整すると、空気中の菌類に強力な殺菌紫外線（２５４ｎｍ）を長時間照射することとなり、殺菌及び不活化の効果が一層増した。また、光触媒担持層に捕集された細菌やウイルスの殺菌、不活化が高効率的効果となった。本発明による実施例によると殺菌室中の光触媒担持層がセルサイズ２．１×４．５ｍｍ以下の面積を持ちかつ、セル数を１００／ｉｎ^２以上からなる複数のコルゲート構造体により構成し、また、空気吸い込み口、又は、空気吹き出し口に空気調整機能を持つルーバを設け、流速を０．２〜１．０ｍ／ｓの範囲に調整することで、最も効率的な殺菌を行うことが得られた。〈７〉従来の空気清浄機においては、物理吸着又は化学吸着の何れか一つが用いられた。物理的吸着方式のみでの構成では、周囲の温度上昇や吸着飽和により一度捕集した成分や光触媒作用、酸化分解作用等による生成物の再放出が懸念される。また、化学吸着においては有機ガスの捕集が困難であった。前記問題にたいして、光触媒担持層及び消臭フイルタにおいて、化学吸着作用を付加、又は複合体化することにより、捕集、除去効果を上げ、かつ、捕集物資、生成物の再放出を防止することを可能にした。〈８〉本発明、実施例図１において、紫外線発光体６、９のランプ表面から光触媒担時層７、及び８の表面までの距離、紫外線発光体６、９からケーシング内壁までの距離を約６０ｍｍ程度以内に配置し、紫外線発光体の紫外線（主波長２５３．７ｎｍ）出力を４Ｗ以上のものとすることと、光触媒担持層の表面、裏面のどちらも紫外線発光体により紫外線照射される構成により、最も効果的に殺菌・脱臭を行なえることを発明した。

〈９〉また、本発明実施例図１及び図４において集麈フイルタを構成内容の中に含めていない理由として、集塵フイルタは近年の解析結果により、捕集された細菌、カビ等はフイルタ上のダストを栄養源として増殖し、やがてフイルタ裏面より飛散し、二次汚染を引き起こすことが判明していたためである。また、空中に浮遊する細菌、ウイルス等の微生物は単体で存在することは少なく、空中を浮遊する塵埃等と共存しているケースが大いいことが解っていた。このため、本発明においてもこの様な理由により、集塵除去作用を行うことをさけ、あえて、殺菌・滅菌除去効果のあがることを知りながら行うことをしなかった。しかし、本発明者は酵素をフイルタの担体に固定化する技術により、追加発明として実施例図９の様な集塵フイルタの担体表面に酵素を固定化する事により、殺菌速度が速くかつ強力で、触媒作用による殺菌でありエネルギーが不要とする、酵素の分子レベルでの結合により物理的な衝撃等による剥離がなく、天然酵素の利用により環境・人体への影響がまったくないフイルタを用い、実施例図１、図４装置の持つ特徴に更に前記特徴を加える事により、従来装置にはなかった、高効率な殺菌・脱臭・集塵機能を備えた装置で、更に、前記集塵フイルタの風下側に消臭フイルタを位置することにより空気の低速化作用によりさらに効率よく消臭フイルタに脱臭される作用を発明し、脱臭効率おもさらに挙げることを発明した。

また、酵素による殺菌メカニズムについて詳細に述べておくと、下記内容となる。
ウィルスの基本構造はＤＮＡ又はＲＮＡのいずれかの核酸と小数の蛋白分子からなる粒子状物質で、単独では増殖能を有さず、細菌、動物あるいは植物の細胞内に侵入し、宿主細胞内の代謝系を使ってはじめて増殖することができる。ウイルスは核酸と酵素蛋白を保持し、また現在同定されているウイルス中の８０％がそれらを含む糖蛋白の蛋白殻（＝エンベローブ）を有する。このエンベローブにあるＳ蛋白質（＝スパイク）によってウイルスは宿主細胞に吸着侵入する。
エンベローブを有するウイルスについてはこのエンベローブを分解すれば、宿主細胞に吸着し侵入することが出来なくなり、実質的にウイルスとしての機能がなくなる。これをウイルスの不活化と言う。酵素は独自の酵素技術により、ウイルスの持つエンベローブを溶解し、すなわち、エンベローブを有するウイルスに対して理論的に不活化が可能となった。なお、エンベローブを有さないウイルス中の２０％に対しては不活化出来ない。しかし、酵素濾材上では酵素殺菌によって微生物が存在しないため、宿主細胞が無く、細菌、ウイルスの増殖は不可能である。

すなわち、本発明は、
化学物質、臭気分子、菌類を含む被処理空気が導入される、空気吸い込み口側から順に水洗い可能な消臭・集塵ネット、オゾン発生・分解部、光触媒担持層、紫外線発光体からなる紫外線照射部、光触媒担持層、紫外線発光体からなる紫外線照射部、光触媒担持層、ケミカルフィルタやイオン交換繊維や活性炭繊維の何れか一つ、又は、これらの複合充填層からなる消臭フイルタを有し、かつ該被処理空気を各層に順次通すための手段を有することを特徴とする空気殺菌・脱臭装置と、さらに空気中に浮遊する微生物、特に長時間生存することができる枯草菌、ルテウス菌、黄色ブドウ球菌、ＭＲＳＡ、結核菌等のグラム陽性菌及びカビ等の真菌を対象とする殺菌力を強化した殺菌・酵素機能付き集塵フイルタを消臭フイルタの前に追加したことを特徴とする空気殺菌・脱臭・集塵装置からなる。

前記光触媒は常温で作用することができるため、優れた方法を提供するという効果を奏する。また、前記光触媒担持層の基材が、ハニカム状基材、繊維状基材または活性炭系基材とすることができる。

前記被処理空気に含まれる複合臭気及び複合化学物質及び複合塵埃を一括で捕集・分解することにより効率よく清浄することができる。かつ、捕集物質の再放出による二次汚染が起こらないので、確実に室内及び医院内の脱臭・殺菌をすることができる。

粒塵微粒子除去を目的とした超高性能及び高性能フイルタであるＵＬＰＡ及びＨＥＰＡフイルタは送風の圧損が大きく電気エネルギーの消費量が莫大であった欠点がある。緑茶カテキンの添着にる抗菌作用を利用したバイオ除菌ＨＥＰＡフイルタと称するＨＥＰＡフイルタがあるが、不活化効率の比較においてはるかに高効率である集麈フイルタを用いることにより、数段階クラス下げた低圧損のフイルタが使用可能となり電気エネルギー消費が数分の１程度以下となることと、更に本発明で提案したオゾン分解による活性酸素や光触媒担持層の光触媒作用による酸化分解作用と殺菌紫外線（２５４ｎｍ）によって空気中に浮遊する細菌・ウイルス・微生物等を殺菌・滅菌除去機能を組み合わせることで、更に、殺菌、脱臭、集塵の各効率を数段階上げることを可能にした。

本発明に係わる空気殺菌・脱臭装置及び空気殺菌・脱臭・集麈装置は、化学物質や臭気分子、細菌等が複合して存在する一般の室内及び医院内の空気を一括で捕集・分解・殺菌することにより効率よく清浄にすることができ、特に、光触媒担持層および、紫外線照射部とオゾン分解部、殺菌機能を持つ酵素を有する集麈フイルタを有することにより、空気中に存在する細菌・ウイルス、特に従来技術では難しいとされる菌種等まで幅広く、高効率的に半永久的に殺菌、不活化する効果を奏し、病院内、高年齢福祉施設内の細菌や臭い、有害化学物質を含む空気等の清浄化装置として極めて高い実用性を有するもでである。

以下に本発明の実施の形態を添付された図面を参照して説明することにより、本発明をより詳細に述べる。なお実施の形態を説明するための全図において、同一の作用をする部分には同一の符号を付け、その繰り返の説明は省略し先の記述を参照することとする。

図１は本発明による構成内容を空気殺菌・脱臭装置に適用した一実施形態を説明するための概略図である。図１中１は空気吸い込み口、３はケーシング、１３は遮断及び反射・流量調整板、４は特殊紫外線発光体、５は光触媒担持層（１）、６は紫外線発光体（１）、７は光触媒担持層（２）、９は紫外線発光体（２）、８は光触媒担持層（３）、１０は消臭フイルタ、１１は送風機、１２は空気吹き出し口を配置する。

また、図４は本発明による構成内容を空気殺菌・脱臭装置に適用した他の実施形態を説明するための概略図である。図４中１は空気吸い込み口、３はケーシング、１３は遮断及び反射・流量調整板、４は特殊紫外線発光体、５は光触媒担持層（１）、６は紫外線発光体（１）、７は光触媒担持層（２）、９は紫外線発光体（２）、８は光触媒担持層（３）、１３は反射・流量調整板、１０は消臭フイルタ、１１は送風機、１２は空気吹き出し口を配置する。

図９は本発明による構成内容を空気殺菌・脱臭・集塵装置に適用した一実施形態を説明するための概略図である。図９中１は空気吸い込み口、３はケーシング、１３は遮断及び遮断及び反射・流量調整板、４は特殊紫外線発光体、５は光触媒担持層（１）、６は紫外線発光体（１）、７は光触媒担持層（２）、９は紫外線発光体（２）、８は光触媒担持層（３）、１９は殺菌機能を持つ酵素を有する集塵フイルタ、１０は消臭フイルタ、１１は送風機、１２は空気吹き出し口を配置する。

本発明の光触媒担持層としては、特開平２−２７３５１４号公報に開示されているものを挙げることが可能であり、酸化亜鉛、過酸化チタン、三酸化タングステン、酸化チタン、酸化セリウムなどの金属酸化物が好ましいく、この中でも、酸化チタンが構造安定性光反応性半導体としの能力、取扱い上の安全性などを考慮した場合、特に好ましい材料である。また、光触媒の劣化の抑制や活性向上のために、白金、金、パラジウム、ロジウム、ルテニウムなどの金属化合物等の化合物を付加すると好ましい。更に、構造としては、ハニカム状基材や繊維状基材や活性炭系繊維に保持させたものが好適である。
また、光触媒担持層の洗浄による再生効果の機能を付加した光触媒を用いると好適である。このような光触媒として、特許公開２０４４−１９５４１６号公報に開示されている。
更に、酸化チタンとアパタイトが複合化された光触媒として、特許公開２００４−７５４４５号公報、特許公開２００２−３２５８３３号公報等に開示されている。

また、光触媒担持層として活性炭や活性炭繊維のような物理吸着を用いることにより、吸着した成分を光触媒えの紫外線照射による光触媒活性作用で分解することができ、捕集効率低下を防ぎ、かつ、半永久的に使用できる。また、物理吸着の欠点である捕集物質の離脱対策として、化学吸着剤の併用または、消臭フイルタでの化学吸着剤の付加により、前記問題点を解決することが可能になった。

光触媒活性作用を有する紫外線照射手段としては、ブラックランプ等の周知のものを用いることができるが、本実施例では殺菌紫外線（主波長２５３．７ｎｍ）を用いることにより、空気中の細菌、ウイルスに殺菌・不活化を直接的に作用させると共に光触媒担持層の光触媒励起とオゾン分解による酸化分解反応とが一体化して、トリプルで脱臭・分解・殺菌・不活化に作用する高効率的装置を得ることができた。また、装置の小型化を可能にした。

本実施形態の紫外線発光体としては、直管型ランプの使用が周知のものであるが、本発明においてはＵ字管型ランプで強い殺菌紫外線照射を可能とし、かつ、長寿命なランプを使用することで装置の小型化を図った。本実施例において、紫外線波長２５３．７ｎｍにおいて出力が７０％いたるまでの、寿命は１８０００時間となった。
本実施例に用いたＵ字型ランプの全長寸法は、従来の同紫外線（ＵＶ−Ｃ）出力を有する直管型ランプの全長寸法と比較すると、４４％短くすることができた。

本実施例のケーシングにおいては、紫外線光の特性である直進方向へのみ進む性質を有することを考慮し、紫外線光をまんべんなく空気中の細菌や光触媒担持層に照射するためにケーシング内側をアルミニュウムの鏡面仕上げとし、反射効率の高い材料表面とした。また、光触媒担持層と平行に紫外線ランプを配置し、常に紫外線光が光触媒担持層にたいして直角に入射し、光触媒担持層の奥まで光線が入るように配慮した。更に、紫外線光を反射する機能及び空気通路を屈曲させる空気通路を兼ねもつルーバ実施例図１１を配置することで、紫外線光は屈折光として外へ出ないようにした。更に、通路の開口断面積を調整し最も最適な風速０．２〜１．０ｍ／ｓｅｃの範囲に調整を行った。

本実施形態のプレフイルタとして従来のプレフイルタとは異なり、基材として不織布シートやウレタンシートに吸着剤を含有する機能を付加し、かつ、物理吸着の欠点である捕集物の離脱や機能劣化を補う機能として、水洗い可能な機能構成内容とし、再生効果を有するプレフイルタを得ることで、後者への負担軽減効果の向上を図った。
本実施例では、三菱製紙［アクアディオ］を使用した。不織布シート、ウレタンシートの洗浄作業 等において破損 等が生じないかぎり、長期にわたり機能をじゅぞくさせることが可能であった。

本実例形態の集麈フイルタとしては、従来のヘパフイルタ及び／又はウルパの様な捕集したカビの増殖により、フイルタの目詰まりが加速されることがなく、捕集したカビを含む微生物の増殖をおさえ、圧力損失の増加傾向が穏やかになり、フイルタ寿命が延び、ランニングコストが低減につながる。酵素を濾紙材に固定化したガラス繊維ろ材をプリーツ構造に加工し、フレームを紙枠、セパレータをビート、シール剤を特殊接着剤、パッキングをネオプレンゴムにより構成された、厚さ３０ｍｍ捕集率９０％を有する（ろ材メーカー：日揮ユニバーサル株式会社製）殺菌・酵素集塵フイルタを用いると従来装置にない高性能な殺菌・脱臭・集麈装置を可能とした。

本実施形態の消臭フイルタとしては、〈第１の実施例〉、球状活性炭のマクロローボアを閉塞することなく化学吸着能と物理吸着能を最大限に両立させ、薬剤添着処理を付加した、球状活性炭を均一に２列配列し、ポリエステル不織布からなるシートで覆い、プリーツ構造に加工することにより、ろ材通過風速をフィルタ開口風速の十分の一程度に低減させることが可能となり、活性炭一粒一粒と臭気分子との接触時間が長くなり、活性炭内部の吸着サイトまで有効に利用でき、その結果、高い除去効率を長時間持続可能とした。ハイブリット消臭フイルタを用いても好適である。

〈第２の実施例〉従来のケミカルフィルタにおいて、イオン交換繊維、粒状活性炭等がもちいられたが、吸着速度が遅い問題があった。本実施例において、これらの問題を解決するため、イオン交換樹脂が多く含まれ、イオン交換容量が大きく従来のフィルタに比べ２〜３倍長寿命となる、また、イオン交換樹脂を用いているため自己発塵や吸着物質の再放出も殆どない、ミニプリーツ構成で薄型のイオン交換型ケミカルフイルタを用いても好適である。

〈第３の実施例〉濾材に化学添着剤を担持させた活性炭繊維を用い物理吸着と化学吸着により、ガス状汚染化学物質を除去する。この活性炭繊維は繊維表面にミクロポアという小さい穴が多数存在しており、イオン交換繊維や粒状活性炭タイプと比較して吸着速度が速く高い接触効率と吸着力が得られる特徴があり、さらに化学添着物質の酸化分解・中和の化学反応により分解除去する。有機ガスは物理吸着により除去する特徴をもつケミカルフイルタを用いても好適である。

［実施形態の効果］
本実施形態例、図１に示すような空気殺菌装置において、〈第３の実施例〉仕様のユニチカ株式会社製［テキシーコルゲート］消臭フイルタで構成し、評価用ボックス（３．３メートル立方）に設定した。空気殺菌・脱臭装置の運転条件として、風量２．２（ｍ^３／ｍｉｎ）に設定し、評価ボックス内の温度、湿度を２５℃、６０％に調整した。評価ボックス内において、１０分後、２０分後の浮遊菌数の測定を行った。同じ条件で従来技術より構成された市販の空気殺菌装置、図５においても同様の測定を行った。本実施例によると、図６に示すごとく、本発明の構成から成る空気殺菌・脱臭装置が最も高い除菌効果を示した。
また、実施例図９に示した空気殺菌・脱臭・集塵装置において、前記と同条件で行った結果において、本実施例によると図６に示すごとく、本発明の実施例図１よりさらに高い除去結果を得た。更に、国際公開番号Ｗ０９８／０４３３４号公報によると、従来のＨＥＰＡフイルタと酵素を担体に固定化したＨＥＰＡフイルタとの比較において、フィルタ通過後の試料ガス中の菌体残存率及びフイルタ上の生存菌数（個／５ｃｍ^２）のどちらにおいても明らかに高い捕集性と高い不活化を示すことを開示している。

次いて、同様の評価ボックスにて評価ボックス内にアンモニア、硫化水素、メチルメルカブタン等をそれそれ投入し、各ガス種のガス濃度を時間経過ごとに、ガス検知管により測定を行った。本実施例によると、図７に示すごとく、本発明構成による空気殺菌・脱臭装置のトータル除去率が最も高い結果となった。

本発明による実施形態を空気殺菌・脱臭装置に適用した一実施例を説明するための概略図である。 従来の技術による実施形態を空気清浄機に適用した一実施例を説明するための概略図である。 従来の技術による実施形態を空気清浄機に適用した他の実施例を説明するための概略図である。 本発明による実施形態を空気殺菌・脱臭装置に適用した他の実施例を説明するための概略図である。 従来の技術による実施形態を空気脱臭機に適用した一実施例を説明するための概略図である。 図１及び図９に示す実施例における浮遊菌減少性能評価結果の一例を示すグラフである。 図１に示す実施例における脱臭性能評価結果の一例を示しすグラフである。 従来の技術による実施形態を空気清浄機に適用した他の実施例を説明するための概略図である。 本発明による実施形態を空気殺菌・脱臭・集塵装置に適用した一実施例を説明するための概略図である。 紫外線ランプ種によって臭気ガスの分解能力に差があることを説明するための一例を示すグラフである。 紫外線光の遮断及び反射と風速調整機能を有するルーバの一実施例を説明する概略図である。

符号の説明

１．．．．．．．．．．．．空気吸い込み口
２．．．．．．．．．．．．ケーシング
３．．．．．．．．．．．．プレフィルタ
４．．．．．．．．．．．．特殊紫外線発光体
５．．．．．．．．．．．．光触媒担時層（１）
６．．．．．．．．．．．．紫外線発光体（１）
７．．．．．．．．．．．．光触媒担時層（２）
８．．．．．．．．．．．．光触媒担時層（３）
９．．．．．．．．．．．．紫外線発光体（２）
１０．．．．．．．．．．．．消臭フイルタ
１１．．．．．．．．．．．．送風機
１２．．．．．．．．．．．．空気吐き出し口
１３．．．．．．．．．．．．遮断および反射・流量調整板
１４．．．．．．．．．．．．高効率粒子除去フイルタ
１５．．．．．．．．．．．．オゾン発生ランプ
１６．．．．．．．．．．．．オゾン分解触媒
１７．．．．．．．．．．．．脱臭フイルタ
１８．．．．．．．．．．．．紫外線発光体（主波長２７０〜４００ｎｍ）
１９．．．．．．．．．．．．殺菌機能を持つ酵素を有する集塵フイルタ
２０．．．．．．．．．．．．紫外線光
２１．．．．．．．．．．．．空気

Claims (9)

1. ケーシング内の空気入側の近傍にプレフイルタを配置し、ケーシング内の空気吸込み口と吐出し口とを結ぶ空気通路に通風する通風手段を備えたケーシングにおいて、ケーシング内の空気中の臭気分子及び細菌、ウイルスを脱臭、殺菌、不活化するために、前記記載のプレフイルタの風下側にオゾン発生体とオゾン分解用紫外線発光体の各々か、若しくは二つの複合体からなる紫外線発光体を配置し、前記オゾン発生体で発生したオゾンを紫外線発光体より照射された紫外線によって分解生成される活性酸素と、前記オゾン発生体及びオゾン分解用紫外線発光体の風下側に配置した光触媒担持層（１）に接触することによるオゾン分解により、生成された活性酸素が酸化分解反応に寄与するように配置する。さらに風下側に殺菌紫外線主波長１００〜２８０ｎｍの紫外線光を照射する紫外線発光体（１）、（２）を配置し、前記紫外線発光体（１）、（２）から照射された紫外線を光触媒担持層（２）に照射、通過するように設けた、前記紫外線発光体（１）、（２）の間に仕切るように配置された光触媒担持層（２）を励起させ、ケーシング内の殺菌室中の臭気分子及び細菌、ウイルスを、さらに殺菌、分解するとともに、殺菌室内の風量を調整する機能を兼ね備えた光触媒担持層（２）を配置したことを特徴とする空気殺菌装置。
2. 請求項１において、プレフイルタが脱臭機能、集塵機能の何れか一つか、若しくは両方を兼ね備え持つフイルタであって、さらに水洗いによる再生を行い得るようにしたフィルタを配置したことを特徴とする空気殺菌装置。
3. 請求項１から２のいずれかにおいて、光触媒担持層がセルサイズ２．１×４．５ｍｍ以下の面積を持ちかつ、セル数１００／ｉｎ^２以上からなる複数のコルゲート構造体で、光触媒が二酸化チタン単体、又は二酸化チタンを主成分とする他の金属酸化物との混合物からなることを特徴とする空気殺菌装置。
4. 請求項３において、光触媒担持層に、さらに臭気物質を吸着する吸着剤を担持したことを特徴とする空気殺菌装置。
5. 請求項４において、光触媒担持層に、さらにタンパク質の捕集に優れた作用をもつアパタイトを担持することを特徴とする空気殺菌装置。
6. 請求項１において、主波長１００〜２８０ｎｍの紫外線発光体（１）、（２）とする紫外線ランプの形状がＵの字形状、又は直管型以外の物で片方側にのみ電極を有する構造体からなる全長の寸法形状を短縮する特徴を有するランプで構成することを特徴とする空気殺菌装置。
7. 請求項１において、ケーシング内にある空気中の臭気分子がケーシング内において分解される過程で生成される脱臭反応中間生成物、及び未処理臭気分子を吸着するために、ケーシング内の空気吐出し口近傍に消臭フィルタを設けたことを特徴とする空気殺菌装置。
8. 請求項１において、ケーシングの入口側、出口側の何れか一つ、又は両方において、紫外線光洩れを防止すると共にケーシング内の空気流量を制御する機能を有するルーバが設けられていることを特徴とする空気殺菌装置。
9. 請求項１と請求項２から請求項８のいずれか１項、又は複数項からなる空気殺菌装置において、さらにサブミクロンの粒子を除去するフィルターとして機能する０．３ｉｍＤＯＰ以上の粒子を９９％以上捕集出来るヘパフィルタ及び、又はウルパフィルタと２ｉｍ粒子を６０〜９０％以上捕集出来る高中性能、中性フイルタの担体の表面に空中に浮遊する微生物を直接殺菌浄化する機能を有する酵素を固定化させたフイルタを、空気入側近傍のプレフイルタの風下側、又は、空気吐出し口近傍、又は、消臭フィルタの風上側のいずれかに設けたことを特徴とする空気殺菌装置。

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