JP2006181000A - 空気清浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 室内、工場内等の空気を適正に浄化する。
【解決手段】 紫外光（ａ）を放射する放電管（７）と、放電管から放射される紫外光を可視光（ｂ）に変換して放出する照明部（８）と、放電管から放射される紫外光を受ける箇所に光触媒が設けられた反射部（９）とを含み、放電管と反射部との間に空気の流路（６）が設けられる。空気の流路内の空気に含まれる細菌を放電管から放射される紫外光により殺菌し、放電管からの紫外光の照射による光触媒の化学反応により空気の流路内の空気に含まれる有機物、有機化合物を分解することができ、従って、室内の空気や、工場等からの排気を浄化することができる。また、照明部から放出される可視光により室内、工場内等を照明することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、脱臭、殺菌等を行うことができる空気清浄装置に関する。

一般のオフィス内において、空調換気口から吹き出す冷暖房空気に臭いが含まれている場合がある。この臭いの素は主として有機物（一般細菌群）である。

また、印刷会社等では、揮発性有機溶剤（ＩＰＡ，アセトアセチルベンゼン）、油性インキ、ＵＶ硬化用インキ、水生ニス等が使用されるが、これらに含まれる有機化合物は、炭素原子の共有電子対結合で常温、常圧下において大気中に容易に溶解し、特有の異臭を発生させる原因となる。殊に印刷会社では、印刷物を強制乾燥させる為、大容量の熱源又は極めて大電力を伴う紫外線ランプからエネルギーを印刷物に照射するが、その際発生する酸化化合物が排気ダクトを通じて外気に分散され、熱風を伴った臭気となって外部に流出すると、環境を害する。

そこで、印刷会社は、脱臭装置により工場等からの排気を浄化した後大気中に放出しているが、この脱臭手段として、ヘパフィルタ、活性炭フィルタ等のエアーフィルタを使用したり、オゾン脱臭方法を採用したりしている。

エアーフィルタの使用は、簡易な脱臭方法で設備コストも安価であるが不完全浄化のろ過方法であるから、メンテナンスに大きな労力を伴うという問題がある。また、オゾン脱臭方法は有機物、有機化合物を分解することができるが、完全脱臭を実施する為規定値以上のオゾン濃度（高濃度５０ｐｐｍ以上）に伴うリスクを誘引し管理者が必要となるという問題がある。

従って、本発明は簡易かつ適正に空気を清浄化することができる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、請求項１に係る発明は、紫外光（ａ）を放射する放電管（１，７）と、放電管（１，７）から放射される紫外光（ａ）を可視光（ｂ）に変換して放出する照明部（２，８）と、放電管（１，７）から放射される紫外光（ａ）を受ける箇所に光触媒が設けられた反射部（３，９）とを含み、放電管（１，７）と反射部（３，９）との間に空気の流路（６）が設けられた空気浄化装置を採用する。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の空気浄化装置において、反射部（３，９）が光触媒の粉末を含有した基材（３ａ，９ａ）で形成され、この基材（３ａ，９ａ）の表面が光触媒の被膜（３ｂ，９ｂ）で覆われた空気浄化装置を採用する。

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の空気浄化装置において、空気の流路（６）内で空気を流す送風手段（１１）を備えた空気浄化装置を採用する。

請求項１に係る発明によれば、紫外光（ａ）を放射する放電管（１，７）と、放電管（１，７）から放射される紫外光（ａ）を可視光（ｂ）に変換して放出する照明部（２，８）と、放電管（１，７）から放射される紫外光（ａ）を受ける箇所に光触媒が設けられた反射部（３，９）とを含み、放電管（１，７）と反射部（３，９）との間に空気の流路（６）が設けられた空気浄化装置であるから、空気の流路（６）内の空気に含まれる細菌を放電管（１，７）から放射される紫外光（ａ）により殺菌し、放電管（１，７）からの紫外光（ａ）の照射による光触媒の化学反応により空気の流路（６）内の空気に含まれる有機物、有機化合物を分解することができ、従って、室内の空気や、工場等からの排気を浄化することができる。また、照明部（２，８）から放出される可視光（ｂ）により室内、工場内等を照明することができる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載の空気浄化装置において、反射部（３，９）が光触媒の粉末を含有した基材（３ａ，９ａ）で形成され、この基材（３ａ，９ａ）の表面が光触媒の被膜（３ｂ，９ｂ）で覆われたことから、有機物、有機化合物の分解を促進することができる。

請求項３に係る発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の空気浄化装置において、空気の流路（６）内で空気を流す送風手段（１１）を備えたことから、空気を装置の内外間で循環させて空気の浄化を促進することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態について説明する。

＜実施の形態１＞
図１に示すように、この空気浄化装置は、紫外光ａを放射する放電管１と、放電管１から放射される紫外光ａを可視光ｂに変換して放出する照明部２と、放電管１から放射される紫外光ａを受ける箇所に光触媒が設けられた反射部３とを備える。

放電管１は、電気出力１０Ｗ〜２００Ｗの蛍光灯型放電管であり、放電管１の内部に封止した水銀特有の波長（準共鳴、共鳴発光伴う）である２００〜４００ｎｍ域の紫外光ａを放射する。

放電管１は、その内表面の上部１／３程度が透明部分４とされ、透明部分４を除く他の２／３の内表面には蛍光物質５が塗布される。放電管１が放射する紫外光ａのうち下方に向かうものは蛍光物質５の塗布された箇所すなわち照明部２を透過し可視光ｂとなって、室内等を照明する。

反射部３は放電管１の透明部分４の上方を覆うように配置される。この反射部３と放電管１との間には、空気の流路６が設けられる。すなわち、一定の隙間が設けられる。上記照明部２を透過した可視光ｂの一部はこの反射部３で反射して室内等の照明光となる。

反射部３には、少なくとも放電管１の透明部分４に対応した箇所に光触媒が所定の形態で設けられるが、この実施の形態１では反射部３が光触媒の粉末を含有した基材３ａで形成され、この基材３ａの内表面が光触媒の被膜３ｂで覆われる。具体的には、基材３ａ自体がアナターゼ型酸化チタン粉末を分散し焼結させることにより構成され、基材３ａの表面にリチウム、ホウ素粒子を含有焼結させた熱酸化被膜がコートされる。

放電管１の透明部分４を透過した紫外光ａはこの光触媒に照射され、これにより、光エネルギー（２００〜４００ｎｍ）は量子化されるが、光が強くても弱くても波長域が限定されていれば個々の光子が持つエネルギーは同じである事から、光触媒である酸化チタンに光照射した時に生じるエネルギーを熱エネルギーに換算すると、波長３８０ｎｍの光子の持つエネルギーは凡そ３６０００℃の熱子に相当するエネルギーである。これにより、２００〜４００ｎｍ域の紫外線下での酸化チタン表層面では、３６０００℃以上の温度負荷の下で光化学反応が起こり、この様な高温のもとで有機物は直ちに酸化され二酸化炭素と水になり、有機化合物は共有結合対が解離分解されて原子化される。また、光照射により光誘起負電荷イオンが発生する（協奏反応効果）。

上記放電管１としては、ＵＶランプを用いることも可能であるし、通常の照明用の蛍光灯（昼光、白色光、ＲＧＢ三波長光）を用いることも可能である。日常一般に使用されている蛍光灯から発生する光の波長域は、概ね４００〜６００ｎｍであり、従来の光触媒を誘起させるエネルギーに乏しく、光触媒反応を起因させる為のエネルギーとしては不十分であるが、本発明においては上述したように光触媒を光活性が高いアナターゼ型酸化チタンを用い、これを反射部３に分散担持させるので、上記通常の照明用蛍光管からの照射光に含まれる２００〜４００ｎｍの波長域の紫外線によっても有機物及び有機化合物を酸化分解することが可能である。

次に、上記構成の空気浄化装置の作用について説明する。

放電管１を点灯すると、放電管１が紫外光ａ又は紫外光を含んだ光を外部に放射し、紫外光ａのうち下方に向かうものは照明部２の蛍光物質５を透過し可視光ｂとなって、室内等を照明する。また、可視光ｂの一部は反射部３で反射し室内等を照明する。

また、紫外光ａのうち上方に向かうものは放電管１の透明部分４を透過し、反射部３の基材３ａ内に練り込まれた光触媒、また基材３ａの表面に形成された被膜３ｂの光触媒を照射する。

この光触媒はアナターゼ型酸化チタンであることから、紫外光ａがこの光触媒に照射されると、３６０００℃以上の温度負荷の下で光化学反応が起こり、また、光誘起負電荷イオンが発生する。これにより、空気の流路６内の空気中に含まれる有機物は酸化され二酸化炭素と水になり、有機化合物は共有結合対が解離分解されて原子化される。

また、放電管１から反射部３に向う紫外光ａが、空気の流路６内の空気に含まれる細菌を殺菌する。

かくて、この空気浄化装置により、室内の空気や、工場等からの排気が浄化、消臭され、また、照明部２から放出される可視光ｂにより室内、工場内等が照明される。

＜実施の形態２＞
図２に示すように、この実施の形態２に係る空気浄化装置は、紫外光ａを放射する放電管７と、放電管７から放射される紫外光ａを可視光ｂに変換して放出する照明部８と、放電管７から放射される紫外光ａを受ける箇所に光触媒が設けられた反射部９とを備える。

放電管７は、放電管７の内部に封止した水銀特有の波長（準共鳴、共鳴発光伴う）である２００〜４００ｎｍ域の紫外光ａを放射する電気出力１０Ｗ〜２００Ｗの直管型放電管であり、複数本平行に配置される。放電管７のチューブは透明に形成される。

放電管７の下方には、照明部８が配置される。照明部８は石英ガラス製の下方に凸状に湾曲した透明板で形成され、その内表面には蛍光物質の被膜１０が形成される。放電管７が放射する紫外光ａのうち下方に向かうものは照明部８の蛍光物質の被膜１０を透過し可視光ｂとなって、室内等を照明する。

反射部９は放電管７の上方を覆うように配置される。反射部９は箱蓋形に形成され、この反射部９の下部開口が上記照明部８の透明板で閉じられる。これにより、反射部９と照明部８とで密閉空室が形成され、この空室の所定の壁面に送風手段であるファン１１と給排気口１２，１３が設けられる。ファン１１の回転により、室内等の空気が吸気口１２から密閉空室内に取り込まれ、反射部９と放電管７との間の空気の流路６を通って排気口１３から再び室内等に戻される。

反射部９は、光触媒の粉末を含有した基材９ａで形成され、この基材９ａの内表面が光触媒の被膜９ｂで覆われる。基材９ａ内の光触媒と光触媒の被膜９ｂのうちいずれか一方を省略することも可能である。具体的には、基材９ａ自体が光有機負電荷イオン発生因子（ＴＷＰ）Ｌｉ、Ｂ粒子を含有した焼結粉黛を分散し担持した材料により構成され、この基材９ａの表面に酸化チタンアナターゼ型ペルオキソチタン酸水溶液が厚さ１／１００ｍｍでコートされる。放電管７が放射した紫外光ａはこの反射部９の光触媒に照射され、実施の形態１における場合と同様にして、上記密閉空室内に取り込まれた有機物が酸化され、有機化合物が分解される。また、放電管７が放射した紫外光ａの照射により上記密閉空室内に取り込まれた空気中の細菌が殺菌される。

次に、上記構成の空気浄化装置の作用について説明する。

放電管７を点灯すると、放電管７が紫外光ａを放射し、紫外光ａのうち下方に向かうものは蛍光物質の被膜１０が形成された照明部８を透過し可視光ｂとなって、室内等を照明する。

また、ファン１１が回転し、室内等の空気を吸気口１２から密閉空室内に取り込み、密閉空室内を巡った空気を排気口１３から再び室内等に戻す。

放電管７が放射する紫外光ａのうち上方に向かうものは、反射部９の基材９ａ内に練り込まれた光触媒と基材９ａの表面に形成された光触媒の被膜９ｂを照射する。また、密閉空室内を漂う細菌を殺菌する。

光触媒はアナターゼ型酸化チタンであることから、紫外光ａがこの光触媒に照射されると、３６０００℃以上の温度負荷の下で光化学反応が起こり、また、光誘起負電荷イオンが発生する。これにより、有機物は酸化され二酸化炭素と水になり、有機化合物は共有結合対が解離分解されて原子化される。

ファン１１の回転により吸気口１２から密閉室内に取り込まれた空気ｃが、放電管７と反射部９との間の空気の流路６を流れ、この空気中に含まれる細菌が紫外線ａの照射により殺菌され、またこの空気中に含まれる有機物や有機化合物が上記光化学反応により酸化され、分解される。このように処理された空気は浄化され、消臭された空気として排気口１３から室内等に戻される。

かくて、この空気浄化装置により、室内の空気や、工場等からの排気が浄化され、また、照明部７から放出される可視光ｂにより室内、工場内等が照明される。

本発明の実施の形態１に係る空気清浄装置の概念図である。 本発明の実施の形態２に係る空気清浄装置の概念図である。

符号の説明

ａ…紫外光
ｂ…可視光
１，７…放電管
２，８…照明部
３，９…反射部
３ａ，９ａ…基材
３ｂ，９ｂ…被膜
６…空気の流路
１１…ファン

Claims (3)

1. 紫外光を放射する放電管と、放電管から放射される紫外光を可視光に変換して放出する照明部と、放電管から放射される紫外光を受ける箇所に光触媒が設けられた反射部とを含み、放電管と反射部との間に空気の流路が設けられたことを特徴とする空気浄化装置。
2. 請求項１に記載の空気浄化装置において、反射部が光触媒の粉末を含有した基材で形成され、この基材の表面が光触媒の被膜で覆われたことを特徴とする空気浄化装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の空気浄化装置において、
   空気の流路内で空気を流す送風手段を備えたことを特徴とする空気浄化装置。

Images