JP2006204397A

JP2006204397A - 空気浄化機能を有する電気機器

Info

Publication number: JP2006204397A
Application number: JP2005017782A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Naganuma; 靖雄長沼; Masato Wakamura; 正人若村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2006-08-10

Abstract

【課題】専用機器ではなく、また、運転費用を最小限に抑えることのできる新規な空気浄化機器を提供する。
【解決手段】本空気浄化機器は、光触媒とバックライトと送風装置とを含む電気機器であって、光触媒が、筐体の内部表面、内部部品の表面または筐体の内部表面と内部部品の表面とに担持され、バックライトが光触媒を照射するように配置され、送風装置が筐体外の空気を光触媒上に通風するように配置されている。
【選択図】なし

Description

本発明は空気浄化技術に関するものである。

屋内においては、壁紙用接着剤から発生する揮発性有機物質や外部から持ち込まれた花粉、細菌、ウイルス等が浮遊している。これらを除去し、きれいな空気を得るためには、光触媒を使用した空気清浄機や空気浄化機能付きのエアコンディショナー等が使用されることが多い。

二酸化チタンに代表される光触媒は、有害な薬品類や重金属を使用せず、光と空気中の水分とを利用するだけで、分解され難い様々な化学物質を安全かつ容易に分解する。しかも、分解に際し、光触媒自身は変化しないため、半永久的に使用することができ、安全かつ無害である。具体的には、悪臭成分、カビ、細菌類、環境ホルモンおよびダイオキシンなどの環境汚染物質など、様々な有機物の分解処理に有効である（たとえば特許文献１参照。）。
特開２００３−１９３２９４号公報（特許請求の範囲）

しかしながら、従来の空気浄化技術では、空気清浄機や空気浄化機能付きのエアコンディショナーといった、専用の機器または専用に近い機器の存在が必須であり、室内に設置すれば部屋を狭くし、また、運転費用も必要である。

これらの問題は、特に一般家庭で空気を浄化する場合の障害となる場合が多い。

本発明は、上記問題を解決し、特別な機器を新たに設置することなく、また、運転費用を最小限に抑えることのできる空気浄化技術を提供することを目的としている。本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。

本発明の一態様によれば、光触媒とバックライトと送風装置とを含む電気機器であって、光触媒が、筐体の内部表面、内部部品の表面または筐体の内部表面と内部部品の表面とに担持され、バックライトが光触媒を照射するように配置され、送風装置が筐体外の空気を光触媒上に通風するように配置されている電気機器が提供される。

本発明により、専用機器ではなく、また、運転費用を最小限に抑えることのできる新規な空気浄化機器が提供される。

光触媒を担持する表面は、光触媒の担持面積を増加させるため凹凸を有することが好ましい。通風の均一性等を確保するため、筐体内に通風の経路のための仕切が設けられていることが好ましい。

光触媒を担持する表面は、表面を構成する材料が金属の場合は、金属の酸化被膜からなり、光触媒の担持が、酸化被膜の多孔部への固着によるものであること、その酸化被膜が、アルカリ系水溶液による電解浴により生成された陽極酸化被膜であること、表面がアルミニウムやマグネシウムの陽極酸化被膜であることが好ましい。光触媒を含む物質の表面へのコーティングによってもよい。

表面を構成する材料がプラスチックの場合は、光触媒を含む物質の表面へのコーティングによっても、表面を構成する材料への光触媒の練り込みによるものであってもよい。

光触媒の種類としては、二酸化チタン、カルシウムチタンヒドロキシアパタイトおよびＣｒ（ＩＩＩ）ドープ・カルシウムチタンヒドロキシアパタイトからなる群から選ばれた少なくとも一種の光触媒を含むことや光触媒がヒドロキシアパタイトで被覆したものであることが好ましい。

本発明に係る電気機器としては、液晶テレビションまたはパーソナルコンピュータのモニタであることが好ましい。

以下に、本発明の実施の形態を図、例等を使用して説明する。なお、これらの図、例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。図中、同一の符号は同一の要素を表す。

本発明によれば、上記課題は、光触媒とバックライトと送風装置とを含む電気機器であって、光触媒が、筐体の内部表面、内部部品の表面または筐体の内部表面と内部部品の表面とに担持され、バックライトが光触媒を照射するように配置され、送風装置が筐体外の空気を光触媒上に通風するように配置されている電気機器によって解決される。

一般にバックライトを有する電気機器は、液晶装置として知られており、液晶テレビジョン、パーソナルコンピュータのモニタ、液晶プロジェクター等がある。これらは、空気浄化とは異なる目的で設置される機器である。

本発明では、このようなバックライトを有する機器の、筐体の内部表面、内部部品の表面または筐体の内部表面と内部部品の表面とに光触媒を担持し、電気機器が設置された環境空気を電気機器内に取り込み、電気機器のバックライトを光源として利用し、電気機器が本来の目的に使用される時に、そのバックライトを利用して、上記担持された光触媒により、取り込まれた空気を浄化するのである。

本発明では、このように、空気浄化とは異なる目的で設置された機器を利用して、たとえば、壁紙用接着剤から発生する揮発性有機物質や悪臭成分、花粉、カビ、細菌類、ウイルス、環境ホルモンやダイオキシンなどの環境汚染物質、その他各種の有機物等を除去し、空気を浄化するため、部屋を狭くする問題を回避することができる。

また、本来の目的のために設置されているバックライトを利用するものであり、空気浄化の目的にわざわざ設置するものではないため、設備コストや運転コストを最小限に抑えることができる。

環境空気を電気機器内に取り込むためには送風装置が必要になるが、電気機器には発熱部品の冷却のためのファンを設置してある場合が多いので、それを利用すれば、通風のためのコストも最小限に抑えることができる。

さらに、液晶テレビジョンを見ていたり、パーソナルコンピュータを使用している間に、自動的に空気の浄化を行うことができる。

本発明に係る光触媒としては公知のどのようなものを使用してもよい。二酸化チタン、カルシウムチタンヒドロキシアパタイトおよびＣｒ（ＩＩＩ）ドープ・カルシウムチタンヒドロキシアパタイトを例示することができる。

二酸化チタンには種々の結晶形があるが、光触媒能の高いアナターゼ型の二酸化チタンが好ましい場合が多い。カルシウムチタンヒドロキシアパタイトは、典型的にはＣａ₁₀（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂で表せるカルシウムヒドロキシアパタイトのＣａの一部をＴｉで置換し、典型的にはＴｉ₁Ｃａ₉（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂で表せる組成にしたもので、たとえば硝酸カルシウムとリン酸と硫酸チタンとを水に溶解し、アンモニア水等を加えてこの水溶液をアルカリ性にし、沈殿物として得ることができる。Ｃｒ（ＩＩＩ）ドープ・カルシウムチタンヒドロキシアパタイトはこのようにして得たカルシウムチタンヒドロキシアパタイトにＣｒ（ＩＩＩ）をドープして作製する。ドーピング方法としては共沈法と浸漬法が考えられる。共沈法では、硝酸カルシウム、硝酸クロム（ＩＩＩ）、硫酸チタンおよびリン酸を水に溶解し、ｐＨ９になるまでアンモニア水を加えて沈殿物として得ることができる。浸漬法では、市販のカルシウムチタンヒドロキシアパタイト（太平化学産業ＰＨＯＴＯＨＡＰＰＣＡＰ−１００）を１×１０^-5Ｍ〜１×１０^-2Ｍの硝酸クロム（ＩＩＩ）水溶液に浸漬し、５分間マグネチックスターラーを用いて攪拌し、沈殿物を濾別、洗浄、乾燥を行うことで得ることができる。浸漬するカルシウムチタンヒドロキシアパタイトの量は、硝酸クロム（ＩＩＩ）水溶液の１〜２重量％程度が望ましい。その後、濾別、乾燥後のＣｒ（ＩＩＩ）ドープ・カルシウムチタンヒドロキシアパタイトは４００〜７００℃で熱処理を行う。

なお、二酸化チタンは、表面をヒドロキシアパタイトで被覆した形状とすることができる。このようにすると、ヒドロキシアパタイトのタンパク質やアンモニア臭、NOxなどの吸着機能がさらに付与される。しかし、二酸化チタンが分解できるのはヒドロキシアパタイトと二酸化チタンが隣接している部分に吸着された物質のみであるため，カルシウムチタンヒドロキシアパタイトよりも吸着分解効率は低下する。

本発明に係るバックライトの背面は通常壁で覆われており、そのままでは筐体の内部表面や内部部品の表面に照射できるようにはなっていない。従って、この壁を一部切除することにより、バックライトの光を利用できるようにする。たとえば、壁に、短冊状、円形、その他の形状の開口部を多数設けることで、このような目的を達成することができる。

本発明に係る送風装置としては、本発明の目的専用の装置を設置してもよいが、本発明の対象である電気機器の本来の目的のために送風装置が設置されている場合には、そのファンを共用することができ、コスト的に有利である。既述のごとく、電気機器の発熱部品の冷却のためのファンを利用することがその典型的な例である。

通風する空間は、筐体内の隙間である。例えば液晶ディスプレーの背面部には僅かな隙間がある。この隙間を縫って空気が流れることになる。通風する空間を増やすように筐体を設計してもよいが、僅かな隙間があれば空気の流れを確保できるので、特別な筐体設計を採用しなくてもよい場合も多い。

電気機器の筐体内に空気を流す場合、筐体内に通風の経路のための仕切を設けると、取り込まれた環境空気が電気機器内に滞留する時間を平均化でき、また、仕切がない場合には空気が流れにくい部分に空気の流れを生じさせることができ、その分空気浄化効果を上げることができるので好ましい。

本発明において、光触媒を担持するのは、筐体の内部表面や内部部品の表面である。利用するのは、そのいずれか一方のみでも、その両方でもよい。内部部品については、どのようなものから選択してもよい。例えば配線基板上に担持してもよい。バックライトの背面の壁で、バックライトの光を利用できるように設けた開口部以外の壁部分を利用してもよい。このような表面は従来特別に利用されていなかった場所であり、一般的には、光触媒を担持しても、特別な問題を生じない場合が多い。

光触媒を担持できる面積を大きくできるように、これらの表面は凹凸を有していてもよい。この凹凸の大きさや形状は、本発明の趣旨に反しない限りどのようなものでもよく、たとえば、放熱板のように多くのフィンを有する表面、微細なディンプルを有する表面、多孔性の表面、メッシュ状の表面等を例示することができる。

本発明に係る光触媒を担持する筐体の内部表面や内部部品の表面を構成する材料（以下基材という）については特に制限はない。

金属を使用する場合には、金属上に直接、光触媒を含む物質をコーティングさせてもよい。このコーティングやそれに使用する物質は、公知のどのような技術から選択してもよい。

基材表面に金属の酸化被膜を設けると、光触媒が金属と直接接触しないため、光触媒の触媒作用による金属の腐食等を防止でき、また、表面にある多孔部を使用できる場合が多いので、その孔の中に光触媒を固着させる方法を採用することができる。

この酸化膜は、例えばアルミニウムやマグネシウムの場合には、アルカリ系水溶液による電解浴により生成された陽極酸化被膜として得ることができる（特許文献１参照。）。

基材がプラスチックの場合には、光触媒を含む物質の表面へのコーティングや、基材への光触媒の練り込みを採用することができる。

なお、光触媒を担持した場合、光触媒の触媒作用によりその基材やコーティングの構成成分の劣化が引き起こされる可能性もある。このような恐れがある場合には、光触媒が基材やコーティングの構成成分に直接接触しないようにする工夫を加えることができる。具体的には、上記の酸化被膜の他、光触媒の表面を何らかの物質で被覆することが考えられる。この場合には光触媒と空気との接触が妨げられないようなポーラスな被覆材料が好ましい。このような被覆材料としては、上述したヒドロキシアパタイトやシリカが好ましい。

本発明に係る空気浄化機能を有する電気機器の構造を例示すると次のようになる。図１は液晶テレビジョン１の背面図、図２は液晶テレビジョン１の横断面図、図３は、図２のＸ−Ｘ断面を画面２側から見た図である。

本例では光触媒が筐体３の内部表面４に設けられている。バックライトの光は開口部１０を通って筐体内の隙間５に照射される。バックライトを覆う壁の開口部以外の場所１１に光触媒を担持させることもできる。通風は図示されていないファンによって、図２および図３の矢印に沿い、筐体内の隙間５を通って行われる。筐体外部から取り込まれた空気の筐体内における局所的滞留を防止し、筐体内における滞留時間を平均化するため、本例では仕切６が設けられている。本例では単純な配列の仕切が示されているが、たとえば、筐体の内部に触媒を担持した部品がある場合には、その部品上に空気が流れやすくなるように特別な方向の仕切り板を設けてもよい。

図４〜７はノートパーソナルコンピュータの液晶モニタに本発明を適用した例である。図４は液晶モニタ７の正面図、図５はキーボードの下にあるコンピュータの本体部分の配置を示す平面図、図６は、図４の液晶テレビジョン７の横断面図、図７は、図６のＹ−Ｙ断面を画面２側から見た図である。

本例でも、光触媒が筐体３の内部表面４に設けられている。バックライトの光は開口部１０を通って筐体内の隙間５に照射される。バックライトを覆う壁の開口部以外の場所１１に光触媒を担持させることもできる。通風は、コンピュータの本体部分に設けられたｃｐｕの冷却用のファン８によって、図５の矢印に沿い、コンピュータの本体部分を通った後、導入口９を通って、筐体内の隙間５へ入り、図６，７の矢印に沿って行われる。筐体外部から取り込まれた空気の筐体内における局所的滞留を防止し、筐体内における滞留時間を平均化するため、本例では仕切６が設けられている。

このようにして、従来の電気機器の構造を若干変えるだけで、運転費用を最小限に抑えることのできる新規な空気浄化機器を実現できる。

なお、上記に開示した内容から、下記の付記に示した発明が導き出せる。

（付記１）
光触媒とバックライトと送風装置とを含む電気機器であって、
当該光触媒が、筐体の内部表面、内部部品の表面または筐体の内部表面と内部部品の表面とに担持され、
当該バックライトが当該光触媒を照射するように配置され、
当該送風装置が当該筐体外の空気を光触媒上に通風するように配置されている
電気機器。

（付記２）
前記光触媒を担持する表面が凹凸を有する、付記１に記載の電気機器。

（付記３）
前記筐体内に通風の経路のための仕切が設けられている、付記１または２に記載の電気機器。

（付記４）
前記表面が金属の酸化被膜からなり、前記光触媒の担持が、当該酸化被膜の多孔部への固着によるものである、付記１〜３のいずれかに記載の電気機器。

（付記５）
前記酸化被膜が、アルカリ系水溶液による電解浴により生成された陽極酸化被膜である、付記４に記載の電気機器。

（付記６）
前記表面がマグネシウムの陽極酸化被膜である、付記５に記載の電気機器。

（付記７）
前記光触媒の担持が、前記光触媒を含む物質の前記表面へのコーティングによるものである、付記１〜３のいずれかに記載の電気機器。

（付記８）
前記光触媒の担持が、前記表面を構成する材料への光触媒の練り込みによるものである、付記１〜３のいずれかに記載の電気機器。

（付記９）
前記光触媒が二酸化チタン、カルシウムチタンヒドロキシアパタイトおよびＣｒ（ＩＩＩ）ドープ・カルシウムチタンヒドロキシアパタイトからなる群から選ばれた少なくとも一種の光触媒を含む、付記１〜８のいずれかに記載の電気機器。

（付記１０）
前記光触媒がヒドロキシアパタイトで被覆したものである、付記１〜９のいずれかに記載の電気機器。

（付記１１）
液晶テレビションまたはパーソナルコンピュータのモニタである、付記１〜１０のいずれかに記載の電気機器。

液晶テレビジョンの模式的背面図である。液晶テレビジョンの模式的横断面図である。図２のＸ−Ｘ断面を画面２側から見た模式図である。液晶モニタの模式的正面図である。キーボードの下にあるコンピュータの本体部分の配置を示す模式的平面図である。図４の液晶テレビジョンの模式的横断面図である。図６のＹ−Ｙ断面を画面２側から見た図である。

符号の説明

１液晶テレビジョン
２画面
３筐体
４内部表面
５隙間
６仕切
７液晶モニタ
８ファン
９導入口
１０開口部
１１開口部以外の場所

Claims

光触媒とバックライトと送風装置とを含む電気機器であって、
当該光触媒が、筐体の内部表面、内部部品の表面または筐体の内部表面と内部部品の表面とに担持され、
当該バックライトが当該光触媒を照射するように配置され、
当該送風装置が当該筐体外の空気を光触媒上に通風するように配置されている
電気機器。
前記光触媒を担持する表面が凹凸を有する、請求項１に記載の電気機器。
前記筐体内に通風の経路のための仕切が設けられている、請求項１または２に記載の電気機器。
前記光触媒が二酸化チタン、カルシウムチタンヒドロキシアパタイトおよびＣｒ（ＩＩＩ）ドープ・カルシウムチタンヒドロキシアパタイトからなる群から選ばれた少なくとも一種の光触媒を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の電気機器。
液晶テレビションまたはパーソナルコンピュータのモニタである、請求項１〜４のいずれかに記載の電気機器。