JP2006212130A - 空気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 放電素子により発生するオゾンによってＶＯＣを除去・分解した上で、そのオゾンの漏れ出しを徹底して防止することができる空気浄化装置を提供する。
【解決手段】 空気を導入され、その空気を浄化して放出するための空気浄化装置であって、空気浄化装置の外枠を構成する外枠部１と、外枠部１内の空気流れを促進するように配置された少なくとも１つのファン５，６と、外枠部１内に取り付けられ、空気中で放電する放電素子２と、放電により発生するオゾンを空気から除去するためのオゾン除去触媒３，１１，１２が、放電素子２を囲むように配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気中に存在するＶＯＣ（Volatile Organic Compounds:揮発性有機化合物）を除去・分解することができる空気浄化装置に関するものである。

近年、住宅環境の密閉度合いが高まり、室内の空気が滞留し勝ちであることから、低濃度のＶＯＣ（揮発性有機化合物）が問題となっている。空間に存在するＶＯＣ（揮発性有機化合物）が人体に与える影響については、近年大きな社会問題となっている。特に、人が生活する住宅関係においては、ＶＯＣが化学物質過敏症（シックハウス症候群）の原因となっており、ＶＯＣの効果的な除去・分解技術の確立が急務となっている。

ここで、ＶＯＣとは、揮発性有機化合物の総称であり、種類は非常に多く、厚生労働省が目標数値を規定している物質だけでも１４種類ある。例えば、代表的なものだけでも、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、トルエン、キシレン、アンモニア、クロロホルム、パラジクロロベンゼン、スチレン、ノナナール、ｎ−テトラデカン、エチルベンゼン、スチレン等が挙げられる。これらの化学物質は古くから住宅関係の建築材料や塗料や接着剤などとして広く用いられている。住宅の室内空間では、これらが揮発し、人体に対して悪影響を与える。

これらの化学物質はいずれも揮発性を有し、常温の室内空間にある程度の濃度（極低濃度であることが多い）で浮遊する。この浮遊している成分が、人に対しては悪影響を及ぼし、シックハウス症候群の主原因となっている。従って、これらの化学物質を先ず除去・分解して、無害化する技術を確立することが、化学物質過敏症（シックハウス症候群）の解決に向けた当面の課題となっている。

ここで、空間に存在するＶＯＣを除去・分解するための手法として、放電現象による手法が古くから知られている。放電により空間に存在するＶＯＣは酸化反応により除去・分解することができる。放電により発生するラジカルやイオンやオゾンがＶＯＣの除去・分解に効果的に作用している。

また、放電現象を用いることにより、空間に存在するＶＯＣが除去・分解されるので（たとえば特許文献１）、化学物質過敏症（シックハウス症候群）となるリスクを回避することが可能である。ただし、放電現象により発生するオゾンは、ＶＯＣを除去・分解することには効果を示すが、オゾン自体に不快なニオイがあり、人体に対する毒性も有する。したがって、オゾンについてはＶＯＣを除去・分解する役割を終えた後は、速やかに空間よりオゾン自体を除去することが要求される。このオゾン除去の手法としては、触媒を用いることが効果的である（たとえば特許文献２参照）。特に、マンガンを含有するマンガン系触媒はオゾンを除去・分解するのに効果を示す。

図７は、空間のＶＯＣを除去分解するための、従来の一般的な空気浄化装置についての概略図である。空気浄化装置は、多くの場合、外枠部１０１に各種の構成物が取り付けられた形状を有する。この装置は、外枠部１０１の内部にＶＯＣを除去・分解するための放電素子１０２と、放電現象により発生するオゾンを除去するためのオゾン除去触媒構成部材１０３と、空気浄化装置の内部にＶＯＣを含む空気１０４を送り込むための導入用ファン１０５とを備える。上記の空気浄化装置の内部で空気中のＶＯＣは除去・分解され、外部に放出するための放出用ファン１０６により、ＶＯＣが除去された空気１０７が放出される。

空気浄化装置の性能を高めるためには、放電素子１０２のＶＯＣ除去・分解性能を高めることが望ましい。例えば、放電デバイスの放電強度を高めたり、もしくは放電領域を大きくするといったことが有効である。または放電の方式をコロナ放電、バリア放電、といったＶＯＣ除去・分解により効果的な放電方式を採用することが望ましい。

放電素子を駆動するための電源については、小型化・軽量化を達成するために、外枠部１０１の内部に設置しても良いし、コストを考慮して外枠部１０１の外側に設置してもかまわない。また、オゾン自体が活性であり、ＶＯＣに対して効果的な作用を示すことも分かっている。すなわち、オゾンがＶＯＣを除去・分解できる。

また、放電現象により発生するオゾンを除去するためのオゾン除去触媒構成部材１０３については、各種の触媒が知られている。酸化銅―酸化マンガン系、酸化ニッケル系、酸化鉄系、酸化銅―酸化クロム系等の酸化物系触媒や、白金、パラジウム、銅、バナジウム等をシリカゲルやアルミナやチタン等の成形担体に担持させた貴金属系触媒等がある。これらの触媒を利用することにより、オゾンを除去することができるが、特に、オゾン除去についてマンガン系触媒が好適に用いられる。さらに触媒加熱手段を、外枠部１０１の内部に設置しても良いし、コストを考慮して外枠部１０１の外側に設置しても構わない。
特開平１０―３２５号公報 特開２０００−３００６５７号公報

しかしながら、従来の空気浄化装置においては、オゾン除去触媒を設置したとしても、空気浄化装置内の気流の乱れや乱流発生により、オゾンが未反応のままでそのまま外部空間に漏れ出して放出されてしまう問題があった。オゾンの漏れ出しは導入側と送風側の両方から生じるものである。これは、たとえ導入用ファンと放出用ファンの駆動条件を最適化しても、空気浄化装置の内部にある放電素子や触媒により空気の流れが乱れるために乱流などが発生して、触媒により効果的にオゾンが除去されないままで外部に放出されてしまうことによる。

オゾンが外部空間に漏れ出すと、人体の健康への影響が懸念される。また、オゾンには特有の不快なニオイがあり、前述の健康への影響に加えて快適さという観点からも問題である。さらにＶＯＣの除去・分解性能を高めるために放電素子の放電状態を強くすると、さらにオゾンの発生の度合いが大きくなるので、ＶＯＣの除去・分解の効率向上と相反する。

このような問題を解決するために、空気浄化装置の形状を改良することにより空気が良好に流れるようにする対策がとられている。あるいは、空気浄化装置に設置されるファンの運転条件を最適化することの対策もとられている。

しかし、これらの対応を実施しても、オゾンが外部に漏れ出すことが有り、問題となっていた。要約すると、従来の空気浄化装置により化学物質過敏症（シックハウス症候群）の主要原因であるＶＯＣを除去・分解したとしても、放電素子より発生するオゾンが空間に漏れ出してしまう問題を解決できない状況であった。

本発明は、放電によってＶＯＣを除去・分解した上で、放電時に発生するオゾンの漏れ出しをより徹底して防止することができる空気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明の空気浄化装置は、空気を導入され、その空気を浄化して放出するための空気浄化装置である。この空気浄化装置は、空気浄化装置の外枠を構成する外枠部と、外枠部内の空気流れを促進するように配置された少なくとも１つのファンと、外枠部内に取り付けられ、空気中で放電する放電素子と、放電により発生するオゾンを空気から除去するためのオゾン除去触媒が、放電素子を囲むように配置されていることを特徴とする。

上記構成により、放電素子により発生するオゾンによってＶＯＣを除去・分解した上で、そのオゾンの漏れ出しをより徹底して防止することができる。

次に本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。尚、本発明は、実施の形態により何ら制限を受けるものではない。

（実施の形態１）
図１および図２は、本発明の実施の形態１における空気浄化装置の概略を示す図である。本実施の形態１では、オゾンに対して除去・分解効果を有する触媒成分を外枠部の内側やファンにも担持させていることを特徴としている。

外枠部１には従来の空気浄化装置と同様に放電素子２と、その後段のオゾン除去触媒構成部材３とが取り付けられている。また、室内空間の空気４を導入する導入用ファン５と、ＶＯＣ及びオゾンを除去した空気７を放出する放出用ファン６も取り付けられている。さらに本実施の形態においては外枠部１の内側壁面にオゾン除去・分解する触媒成分の層１１が担持されている（図１参照）。また、図１の空気浄化装置を例示する図２において、導入用ファン５と、放出用ファン６にオゾン除去・分解する触媒層１２が担持されている。本実施の形態においては、上記外枠部内側のオゾン除去触媒層１１またはファン表面のオゾン除去触媒層１２が配置されていることが従来の空気浄化装置と異なる大きな相違点である。

本実施の形態で示す空気浄化装置を用いた場合の空気浄化について、以下に説明する。室内空間に存在するＶＯＣを含有する空気を導入用ファン５から空気浄化装置の内部に取り入れる。外枠部１の内部に取り入れられた空気は、放電素子２において、放電現象により、ＶＯＣが除去・分解される。ただし、放電現象によりＶＯＣの除去・分解とともにオゾンが発生する。発生したオゾンは、ＶＯＣの除去・分解に寄与する分があるが、それ以外の未反応分に関しては、ファンによる空気の流れに沿って放電素子２の後段に取り付けられたオゾン除去触媒構成部材３に到達すると、オゾンは除去・分解される。ただし、オゾン除去触媒構成部材３に効果的に接触しない場合にオゾンが除去・分解されない。または空気浄化装置の乱流の発生などによりオゾン除去触媒が効果的に作用しない。

本実施の形態の空気浄化装置においては、オゾン除去触媒構成部材３以外にも、外枠部１の内側（図１参照）またはファン５、６を構成する構成物についても（図２参照）オゾンを除去・分解する触媒成分を担持させている。したがって、オゾン除去触媒構成部材３に効果的に接触しない場合においても、外枠部の内側のオゾン除去触媒層１１により徹底的に除去・分解される（図１参照）。また、外枠部内側にオゾン除去触媒層がなくても、ファン５、６を構成する構成物に担持されるオゾン除去する触媒成分（ファン被覆層）１２により徹底的に除去・分解される（図２参照）。とくに終端部では、放出用ファン６に担持された触媒成分１２により最終段階のオゾンが除去され、かつＶＯＣも除去・分解された空気として空間に放出されることとなる。

また、乱流の発生により、オゾンを含有する空気が導入用ファン５側から漏れ出ようとする場合においても、ファンの構成物にもオゾンを除去する触媒成分が担持されているので、オゾンは効果的に除去・分解されて外部空間には放出されない。

さらに、内部空間には衝突助長用ファン８が一つ取り付けられている。これは、本実施の形態においては、内部空間に存在するオゾン除去触媒構成部材３に向かって内部の気流を意図的に衝突させる向きに取り付けられている。これにより、内部に存在するオゾンは効果的にオゾン除去触媒構成部材３により除去され、オゾンの空間への漏れ出しを抑制することができる。

上記より、本実施の形態で示す空気浄化装置を用いることにより、従来の空気浄化装置での課題であった、オゾンの室内空間への漏れについて解決することができる。なお、オゾンを除去・分解する成分を外枠部またはファンを構成する構造物に取り付ける際に、担持材としてのアルミナを用いることにより、効果的にオゾン除去・分解触媒を含有させることが可能であり、外部空間にオゾンが漏れ出すことを抑制することができる。

本発明の空気浄化装置は、包括的には、次の構成を有する。空気４を導入され、その空気を浄化して放出するための空気浄化装置であって、空気浄化装置の外枠を構成する外枠部１と、外枠部１内の空気流れを促進するように配置された少なくとも１つのファン５，６と、外枠部内に取り付けられ、空気中で放電する放電素子２と、放電により発生するオゾンを空気から除去するためのオゾン除去触媒３と、１１または１２とが、放電素子２を囲むように配置されていること特徴とする。

上記構成により、外部空間のＶＯＣを放電素子により除去した上で、オゾンについても放電素子の後段だけでなく乱流等により前段に漏れ出てゆくものをも除去・分解することができる。

また、上記のオゾン除去触媒は、少なくとも、放電素子２の後段に位置するオゾン除去触媒構成部材３と、外枠部１内面を被覆するオゾン除去触媒層１１およびファン被覆層のうちのいずれかとに配置されるようにできる。この構成により、オゾン除去を徹底することができる。

また、上記のオゾン除去触媒は、空気が触れる部材１，３，５，６に担持されて配置されるようにできる。この構成により、確実にオゾンの除去を行なうことができる。

また、オゾン除去触媒は、放電素子２が位置する空間を取り囲む壁を構成するように配置されるようにできる。この構成により、放電素子から後方だけでなく前方にも拡がろうとするオゾンを除去することができる。

また、上記の放電素子はプラズマ放電現象を生じさせる素子であるようにできる。この構成により、ＶＯＣを確実に除去・分解することができる。

また、上記のオゾン除去触媒は、空間に存在するオゾンを除去・分解できる効果を有する触媒を担持された構成物であってもよい。この構成によりオゾン除去触媒を簡単に配置することが可能になる。

また、上記の外枠部が、オゾン除去触媒を担持する構成を有するようにしてもよい。この構成により空気浄化装置の内部空間を囲む外枠部にオゾン除去触媒を容易に配置することができる。

上記のオゾン除去触媒は、マンガン系化合物をバインダーに担持させてなるようにしてもよい。この構成により、非常に強力なオゾン除去触媒を放電素子の回りに配置して効果的にオゾンを除去することができる。なお、バインダーとしては、マンガン系化合物に限らず、アルミナ系化合物を含有するものを用いるのがよい。

また、空気を意図的にオゾン除去触媒に衝突させるための衝突助長用ファンを備えてもよい。この衝突助長用ファンは、オゾン除去触媒構成部材３だけでなく外枠部に担持されたオゾン除去触媒に対して空気を衝突させてもよい。

また、放電素子２とオゾン除去触媒構成部材３との間に配置され、空気を意図的にオゾン除去触媒構成部材３に衝突させるための衝突助長用ファンをさらに備えてもよい。この構成により、導入された空気の流れの方向と異なる方向に該空気を流すように作用し、装置内において、空気を意図的にオゾン除去触媒構成部材に衝突させることができる。

（実施の形態２）
図３および図４は本発明の実施の形態２における空気浄化装置を示す図である。これら図において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。図３および図４に示す空気浄化装置においては、ファン５が１個だけ取り付けられており、この１個のファンが導入用ファンとしての機能と放出用ファンとしての機能の両方を担っている。

１個のファンとすることにより、上記実施の形態１に示す空気浄化装置の効果に加えて、空気浄化の簡略化、低消費電力化、低コスト化に効果的である。ファン５の設置場所については特に指定されるものではないが、空気浄化装置の外枠部１に効果的に空気を送りこみ、かつ効果的に外部に空気を放出することができればよい。したがって、図３および図４では空気の導入口にファン５を配置しているが、この位置からファンを外枠部１の終端部に移して配置してもよい。

（実施の形態３）
図５および図６は、本発明の実施の形態３における空気浄化装置を示す図である。これら図において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。本実施の形態の空気浄化装置では、導入路が多く、それに合わせてファンの数が図１の場合よりも多く設置された構造が示される。図５および図６においては、導入路が２つあり、それぞれの導入路に導入用ファン５が設置され、かつ外枠部の終端には放出用ファン６が１個設置された空気浄化装置を示している。このように導入用ファンの数を増やすことにより、実施の形態１における効果に加えて、室内空間に存在するＶＯＣを含有する空気を多方向から効果的に採取することができ、室内空気の浄化の効率が向上する結果を得ることができる。

または図示しないが、図５および図６の場合とは逆に、導入用ファンの数に対して放出用ファンの数が多い空気浄化装置も可能である。すなわち放出路が２つ以上あり、その放出路の各々に放出用ファンを配置する構造も本実施の形態の変形例としてある。この構造の場合も同様に放出用ファンの数が多いことにより、実施の形態１における効果に加えて、ＶＯＣが除去・分解された空気が複数の放出用ファンを通して多方面に放出されるので、ＶＯＣが除去された空気を効果的に空間に放出することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の空気浄化装置を用いることにより、従来の空気浄化装置での課題であった、オゾンの外部空間への漏れ出しを抑制することができる。したがって、放電素子で化学物質過敏症（シックハウス症候群）の主要原因であるＶＯＣを除去分解した上で、オゾン除去触媒構成部材と外枠部内側やファン表面に担持されたオゾン除去触媒によりオゾンを徹底的に効果的に除去分解することにより、人体に対して無害の空気を提供することができる。このため、個人の家屋、業務用室内、公共施設において広く利用されることが期待される。

本発明の実施の形態１における空気浄化装置の概略図である。 本発明の実施の形態１の変形例における空気浄化装置の概略図である。 本発明の実施の形態２における空気浄化装置の概略図である。 本発明の実施の形態２の変形例における空気浄化装置の概略図である。 本発明の実施の形態３における空気浄化装置の概略図である。 本発明の実施の形態３の変形例における空気浄化装置の概略図である。 従来の空気浄化装置の概略図である。

符号の説明

１ 外枠部、２ 放電素子、３ オゾン除去触媒構成部材、４ 外部空気、５ 導入用ファン、６ 放出用ファン、７ 浄化された空気、８ 衝突助長用ファン、１１ 外枠部内側のオゾン除去触媒層、１２ ファン表面のオゾン除去触媒層。

Claims (10)

1. 空気を導入され、その空気を浄化して放出するための空気浄化装置であって、
   前記空気浄化装置の外枠を構成する外枠部と、
   前記外枠部内の空気流れを促進するように配置された少なくとも１つのファンと、
   前記外枠部内に取り付けられ、空気中で放電する放電素子と、
   前記放電により発生するオゾンを前記空気から除去するためのオゾン除去触媒が、前記放電素子を囲むように配置されている、空気浄化装置。
2. 前記オゾン除去触媒として、前記放電素子の後段において空気流れ中に位置するオゾン除去触媒構成部材と、前記外枠部内面を被覆するオゾン除去触媒層および前記ファンを被覆するファン被覆層のうちのいずれかとが、配置される、請求項１に記載の空気浄化装置。
3. 前記オゾン除去触媒は、前記空気が触れる部材に担持されて配置される、請求項１または２に記載の空気浄化装置。
4. 前記オゾン除去触媒は、前記放電素子が位置する空間を取り囲む壁を構成するように配置される、請求項１〜３のいずれかに記載の空気浄化装置。
5. 前記放電素子はプラズマ放電現象を生じさせる素子である、請求項１〜４のいずれかに記載の空気浄化装置。
6. 前記オゾン除去触媒は、空間に存在するオゾンを除去・分解できる効果を有する触媒を担持された構成物である、請求項１〜５のいずれかに記載の空気浄化装置。
7. 前記外枠部が、前記オゾン除去触媒を担持する構成を有する、請求項１〜６のいずれかに記載の空気浄化装置。
8. 前記オゾン除去触媒は、マンガン系化合物をバインダーに担持させてなる、請求項１〜７のいずれかに記載の空気浄化装置。
9. 空気を意図的にオゾン除去触媒に衝突させるための衝突助長用ファンをさらに備える、請求項１〜８のいずれかに記載の空気浄化装置。
10. 前記放電素子と前記オゾン除去触媒構成部材との間に配置され、空気を意図的にオゾン除去触媒構成部材に衝突させるための衝突助長用ファンをさらに備える、請求項１〜８のいずれかに記載の空気浄化装置。

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