JP2007007588A - Filter structure body and air purification apparatus using filter structure body thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はフィルタ構造体および該構造体を用いる空気浄化装置に関する。さらに詳しくは、高い空気清浄効果を得ることができるとともに、消費電力を低減させ、設置スペースも小さくすることができるフィルタ構造体および該フィルタ構造体を用いる空気浄化装置に関する。 The present invention relates to a filter structure and an air purification device using the structure. More specifically, the present invention relates to a filter structure that can obtain a high air cleaning effect, reduce power consumption, and reduce an installation space, and an air purification device that uses the filter structure.
従来より、家屋内や車室内などの空気中の脱臭や抗殺菌を目的として、光触媒を担持したフィルタと該フィルタに紫外線を照射する光源（以下、紫外線光源という）とからなるフィルタユニットを用いる空気浄化装置がある。かかるフィルタユニットでは、一般に、フィルタとして通気性を有する紙、繊維またはセラミック製の平板フィルタに光触媒を担持させたものが使用されており、たとえば図３に示されるように、紫外線光源５１がフィルタ５２の近傍において、気流方向Ａの前側（上流側）に配置されている。また、後側（下流側）に配置する場合もある。なお、図３において、矢印Ａは空気の流れを模式的に示している。 Conventionally, air using a filter unit comprising a filter carrying a photocatalyst and a light source for irradiating the filter with ultraviolet light (hereinafter referred to as an ultraviolet light source) for the purpose of deodorization and anti-sterilization in the air of a house or vehicle interior. There is a purification device. In such a filter unit, generally, a filter is used in which a photocatalyst is supported on a flat paper filter made of paper, fiber or ceramic having air permeability. For example, as shown in FIG. Is arranged on the front side (upstream side) in the airflow direction A. Further, it may be arranged on the rear side (downstream side). In FIG. 3, an arrow A schematically shows the air flow.
図３に示す配置の場合、前記フィルタ５２の表面５２ａの受光強度は確保することができるが、裏面５２ｂは影になることから、充分な受光強度を確保することができず、フィルタ保有性能（受光強度が増すほど、高性能となるもの）を有効に発揮することができない。従来は、これを改善するために、図４に示されるように、紫外線光源５１をフィルタ５２の両面側に設置する構造を採用している（たとえば特許文献１参照）。 In the case of the arrangement shown in FIG. 3, the light reception intensity of the front surface 52a of the filter 52 can be ensured, but the back surface 52b is shaded, so that sufficient light reception intensity cannot be ensured, and the filter holding performance ( The higher the received light intensity, the higher the performance) cannot be effectively exhibited. Conventionally, in order to improve this, as shown in FIG. 4, a structure in which the ultraviolet light source 51 is installed on both sides of the filter 52 is employed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来のフィルタユニットの構造では、紫外線光源の本数が倍増することに比例して、消費電力が倍増するという問題があるとともに、フィルタユニットの設置スペースが大きくなってしまうという問題がある。 However, the structure of the conventional filter unit has a problem that power consumption is doubled in proportion to the number of ultraviolet light sources being doubled, and a problem is that the installation space for the filter unit is increased.
そこで、本発明は、叙上の事情に鑑み、高い空気清浄効果を得ることができるとともに、消費電力を低減させ、設置スペースも小さくすることができるフィルタ構造体および該フィルタ構造体を用いる空気浄化装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above circumstances, the present invention can obtain a high air cleaning effect, reduce power consumption, and reduce installation space, and air purification using the filter structure An object is to provide an apparatus.
本発明のフィルタ構造体は、光触媒を担持したフィルタに光源からの紫外線を照射することによって、空気を清浄にするフィルタ構造体であって、前記フィルタにより仕切られる複数のセルの長手方向位置の一端面部が閉止されており、当該閉止端面部に前記光源がそれぞれ設置されるとともに、前記仕切られた複数のセルにおいて、相互に隣接するセルのうち、上下位置および／または左右位置のセルに閉止端面部が交互に配列されてなることを特徴としている。 The filter structure of the present invention is a filter structure that cleans air by irradiating a filter carrying a photocatalyst with ultraviolet rays from a light source, and one end of longitudinal positions of a plurality of cells partitioned by the filter A surface portion is closed, and the light source is installed on the closed end surface portion, and among the plurality of partitioned cells, a closed end surface of cells adjacent to each other in a vertical position and / or a horizontal position It is characterized in that the parts are arranged alternately.
また、本発明の空気浄化装置は、光触媒を担持したフィルタに光源からの紫外線を照射することによって、空気を清浄にする空気浄化装置であって、前記フィルタにより仕切られる複数のセルの長手方向位置の一端面部が閉止されており、当該閉止端面部に前記光源がそれぞれ設置されるとともに、該隣接するセルのうち、上下位置および／または左右位置のセルの閉止端面部が交互に配列されてなるフィルタ構造体と、空気を前記フィルタの内部に導入する導入手段とを備えてなることを特徴としている。 The air purification device of the present invention is an air purification device for purifying air by irradiating a filter carrying a photocatalyst with ultraviolet rays from a light source, and the longitudinal positions of a plurality of cells partitioned by the filter The light sources are respectively installed on the closed end surface portions, and the closed end surface portions of the cells at the upper and lower positions and / or the left and right positions among the adjacent cells are alternately arranged. It is characterized by comprising a filter structure and introduction means for introducing air into the filter.
なお、本発明において、格子状に配列とは、立体構造またはハニカム構造などを含むものである。 In the present invention, the arrangement in a lattice pattern includes a three-dimensional structure or a honeycomb structure.
本発明によれば、セルの閉止端面部に光源を設置し、隣接するセルのうち、上下位置および／または左右位置のセルの閉止端面部を交互に配列しているため、フィルタの表裏面から紫外線光を当てることができるとともに、光源が空気の流れの妨げにならず、空気を光触媒に均一に接触させることができる。これにより、紫外線光源から受ける受光強度が強くなり、高い空気清浄効果を得ることができる。また、光源の本数を減らして、消費電力を低減させることができる。さらに、装置全体の設置スペースを小さくすることもできる。 According to the present invention, the light source is installed on the closed end surface portion of the cell, and among the adjacent cells, the closed end surface portions of the cells at the upper and lower positions and / or the left and right positions are alternately arranged. While being able to irradiate ultraviolet light, the light source does not hinder the flow of air, and the air can be uniformly brought into contact with the photocatalyst. Thereby, the received light intensity received from the ultraviolet light source is increased, and a high air cleaning effect can be obtained. In addition, power consumption can be reduced by reducing the number of light sources. Furthermore, the installation space of the entire apparatus can be reduced.
以下、添付図面に基づいて、本発明のフィルタ構造体および該フィルタ構造体を用いる空気浄化装置を説明する。 Hereinafter, based on an accompanying drawing, a filter structure of the present invention and an air purifying device using the filter structure are explained.
本発明の一実施の形態にかかわるフィルタ構造体は、図１〜２に示されるように、ケース１内に格子状に配列（立体構造またはハニカム構造）される光触媒を担持したフィルタ２と、該フィルタ２により仕切られる複数のセルＣの中央部に配置される紫外線光源３とから構成されている。本実施の形態では、この複数のセルＣは、長手方向位置の一端面部を閉止板４により閉止して通気を封止して、その他端面部を開放して通気できるようにされており、前記紫外線光源３はこの閉止板４に設置（支持）されている。また、この複数のセルＣは、相互に隣接するセルＣのうち、上下位置および左右位置のセルＣに閉止端面部、すなわち閉止板４の配置が交互になるように配列されている。 A filter structure according to an embodiment of the present invention includes a filter 2 carrying a photocatalyst arranged in a lattice pattern (three-dimensional structure or honeycomb structure) in a case 1 as shown in FIGS. It is comprised from the ultraviolet light source 3 arrange | positioned in the center part of the some cell C partitioned off with the filter 2. As shown in FIG. In the present embodiment, the plurality of cells C are configured such that one end surface portion in the longitudinal direction is closed by the closing plate 4 to seal the ventilation, and the other end surface portion is opened to allow the ventilation. The ultraviolet light source 3 is installed (supported) on the closing plate 4. In addition, the plurality of cells C are arranged so that the closed end face portions, that is, the arrangement of the closing plates 4 are alternately arranged in the cells C at the upper and lower positions and the left and right positions among the cells C adjacent to each other.
なお、本実施の形態では、前記格子状のフィルタ２は複数のフィルタエレメント２ａからなるため、このフィルタ２は、いわば、隣接するセルの境界位置のフィルタエレメント２ａを共有して（兼ねて）、２〜４枚のフィルタエレメント２ａにより囲まれた四角形状のフィルタユニットをハニカム状に積み重ねた構造にされている。このため、この構造は、セルＣの閉止端面部が向き合うフィルタユニットを市松模様的に交互に配置したものと考えることもできる。 In the present embodiment, the grid-like filter 2 is composed of a plurality of filter elements 2a. Therefore, this filter 2 shares (also serves as) the filter element 2a at the boundary position between adjacent cells, A rectangular filter unit surrounded by 2 to 4 filter elements 2a is stacked in a honeycomb shape. For this reason, this structure can also be considered as the filter unit which the closed end surface part of the cell C faces alternately arranged in a checkered pattern.
本実施の形態にかかわるフィルタ構造体では、図２における矢印Ａで示されるように、セルＣの開口から導入された空気は、フィルタエレメント２ａを通過したのち、該セルＣに隣接するセルＣの開口から排出される。このため、紫外線光源３が空気の流れの妨げにならず、空気をフィルタの光触媒に均一に接触させることができる。 In the filter structure according to the present embodiment, as indicated by an arrow A in FIG. 2, the air introduced from the opening of the cell C passes through the filter element 2a, and then the cell C adjacent to the cell C It is discharged from the opening. For this reason, the ultraviolet light source 3 does not hinder the flow of air, and the air can be uniformly brought into contact with the photocatalyst of the filter.
前記光触媒は、紫外線を含む光の照射を受けることにより光触媒の表面に発生した正孔が、光触媒表面の吸着水と反応して、ラジカルＯＨ（水酸基ラジカル）が生成され、このラジカルＯＨが有機物の分子結合を切断することにより、臭い成分を無臭化することができるものであれば、本発明において、とくに限定されるものではない。たとえば、アナタース型の結晶構造を有する酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）および酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化セリウムなどの金属酸化物、硫化カドミウムまたは硫化亜鉛などの硫化物を用いることができる。とくに酸化チタンは、構造安定性や光触媒能力、さらには取扱い上の安全性などから生活空間で使用するのに最適であり、二酸化チタンを用いることにより、弱い紫外線でも充分な脱臭機能を発揮でき、広範囲な物質、たとえばアンモニア、アセトアルデヒド、酢酸または硫化水素などの悪臭を除去することができる。また、前記フィルタ２には、必要に応じて、活性炭、ゼオライトまたはシリカゲルなどの粉末からなる吸着剤を担持さセルこともできる。また、光触媒の担持方法としては、蒸着法、スパッタ法、熱分解法、金属酸化法またはゾルゲル法などを適宜選定することができる。 In the photocatalyst, holes generated on the surface of the photocatalyst upon irradiation with light including ultraviolet rays react with adsorbed water on the surface of the photocatalyst to generate radical OH (hydroxyl radical). There is no particular limitation in the present invention as long as the odor component can be made non-brominated by breaking the molecular bond. For example, titanium oxide (TiO2), zinc oxide (ZnO), tungsten oxide (WO3), metal oxides such as cerium oxide, sulfides such as cadmium sulfide or zinc sulfide having an anatase type crystal structure can be used. In particular, titanium oxide is most suitable for use in living space because of its structural stability, photocatalytic ability, and safety in handling, etc. By using titanium dioxide, it can exhibit a sufficient deodorizing function even with weak ultraviolet light, A wide range of substances such as ammonia, acetaldehyde, acetic acid or hydrogen sulfide can be removed. Further, the filter 2 can be a cell carrying an adsorbent made of powder of activated carbon, zeolite, silica gel or the like, if necessary. Further, as a method for supporting the photocatalyst, a vapor deposition method, a sputtering method, a thermal decomposition method, a metal oxidation method, a sol-gel method, or the like can be appropriately selected.
前記フィルタ２としては、たとえば紙製フィルタ、セラミック製フィルタ、シリカ繊維フィルタ、ポリエステル系不織布のフィルタなどを用いることができる。 As the filter 2, for example, a paper filter, a ceramic filter, a silica fiber filter, a polyester nonwoven fabric filter, or the like can be used.
前記紫外線光源３は、前記フィルタ本体３の内部に挿通され、一端が前記閉止板４に支持されている。この閉止板4の支持構造としては、とくに限定されるものではなく適宜選定することができる。また、前記光源２として、本発明においては、管状光源、たとえばブラックライト、蛍光ランプまたはキセノンランプなどを使用することができるが、たとえばＢＬＢ―２０Ｗランプ（（株）東芝製）やＢＬＢランプ（型式：ＴＣＢ３０−２００）（（株）ハイベック製）を使用することができる。なお、紫外線光源３は、管状光源に限定されるものではなく、Ｕ字状を呈する光源とすることもできる。また、紫外線光源３の本数も適宜選定することができる。 The ultraviolet light source 3 is inserted into the filter body 3, and one end thereof is supported by the closing plate 4. The support structure for the closing plate 4 is not particularly limited and can be appropriately selected. In the present invention, a tubular light source such as a black light, a fluorescent lamp, or a xenon lamp can be used as the light source 2. For example, a BLB-20W lamp (manufactured by Toshiba Corporation) or a BLB lamp (model) : TCB30-200) (manufactured by Highbeck Co., Ltd.). The ultraviolet light source 3 is not limited to a tubular light source, and may be a light source having a U shape. Moreover, the number of the ultraviolet light sources 3 can also be selected suitably.
本実施の形態では、たとえばブローにより臭い成分を含む空気がフィルタ２の内部に導入されると、フィルタ２に付着した臭い成分を光触媒と光源が照射する紫外線により化学的に分解して脱臭を行い、空気を清浄にする。 In the present embodiment, for example, when air containing an odorous component is introduced into the filter 2 by blowing, the odorous component adhering to the filter 2 is chemically decomposed and deodorized by ultraviolet rays irradiated by the photocatalyst and the light source. , Clean the air.
つぎに本発明の実施例を説明するが、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。
実施例１
Next, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to such examples.
Example 1
実験にあたり、寸法が１５０ｍｍ×８５０ｍｍ×１０ｍｍ（幅×長さ（奥行き長さ）×厚さ）である２４枚の光触媒担持フィルタ（フィルタエレメント）を用いて、立体構造をしたモジュール（フィルタ構造体）を考えることにした。 In the experiment, a module (filter structure) having a three-dimensional structure using 24 photocatalyst-carrying filters (filter elements) having dimensions of 150 mm × 850 mm × 10 mm (width × length (depth length) × thickness) Decided to think.
本実施例１では、図１〜２に示されるように、前記フィルタを格子状に配置したフィルタ構造体（４セル×４セルの構造）を採用した。この構造における紫外線光源の数は１６本であり、設置スペースは、約０．４４ｍ３（＝１８０ｍｍ×４（セル）×１８０ｍｍ×４（セル）×８５０ｍｍ）である。
比較例
In Example 1, as shown in FIGS. 1 and 2, a filter structure (a structure of 4 cells × 4 cells) in which the filters are arranged in a lattice shape is employed. The number of ultraviolet light sources in this structure is 16, and the installation space is about 0.44 m 3 (= 180 mm × 4 (cell) × 180 mm × 4 (cell) × 850 mm).
Comparative example
前記実施例１と同じ寸法および同じ枚数のフィルタ（フィルタエレメント）を用いて、図４に示される光源の配置のように、フィルタの表裏側にそれぞれ２４本の紫外線光源を配置する構造とすると、このときの設置スペースは約０．７７ｍ３（＝１５０ｍｍ×２４（枚）×８５０ｍｍ×２５０ｍｍ（光源スペースを含む高さ））である。 Using the same size and the same number of filters (filter elements) as in the first embodiment, and having a structure in which 24 ultraviolet light sources are arranged on the front and back sides of the filter as shown in FIG. The installation space at this time is about 0.77 m 3 (= 150 mm × 24 (sheets) × 850 mm × 250 mm (height including the light source space)).
前記実施例１は比較例と比較すると、高い空気清浄効果を維持させつつ、消費電力が比較例の消費電力の３分の１（１／３）となり、消費電力を低減させることができることがわかる。また、本実施例１では、設置スペースを比較例の５分の３（３／５）に小さくすることもできることがわかる。
実施例２
Compared with the comparative example, the power consumption is reduced to one third (1/3) of the power consumption of the comparative example, while the first embodiment maintains a high air cleaning effect, and the power consumption can be reduced. . Moreover, in the present Example 1, it turns out that an installation space can also be made small to 3/5 (3/5) of a comparative example.
Example 2
つぎに前記実施例１のフィルタの厚さを２分の１（１／２）にした４８枚のフィルタで構成したフィルタ構造体とする場合（この場合の体積は前記実施例１のフィルタ２４枚の体積は同じである）、このときの格子状のセルの配列は５セル×６セルとなり、３０本の紫外線光源を使用した。この実施例２の設置スペースは、約０．８３ｍ３（＝０．９ｍ×１．０８ｍ×０．８５ｍ）である。この場合、比較例と比較すると、設置スペースはほとんど変わらないが、消費電力は５分の３（３／５）になる。また、実施例２では、フィルタの厚さを２分の１（１／２）としているため、光源強度の距離減衰が少なくなり、受光強度が増して、空気清浄効果を向上させることができることがわかる。 Next, when the filter structure is composed of 48 filters in which the thickness of the filter of the first embodiment is halved (1/2) (the volume in this case is 24 filters of the first embodiment) In this case, the lattice-like cell array was 5 × 6 cells, and 30 ultraviolet light sources were used. The installation space of Example 2 is about 0.83 m 3 (= 0.9 m × 1.08 m × 0.85 m). In this case, compared with the comparative example, the installation space is almost the same, but the power consumption is 3/5 (3/5). Moreover, in Example 2, since the thickness of the filter is halved (1/2), the distance attenuation of the light source intensity is reduced, the received light intensity is increased, and the air cleaning effect can be improved. Recognize.
したがって、本実施の形態では、小さい設置スペースで高い空気清浄効果が得られることにより、環境浄化への寄与を向上させることができる。 Therefore, in this Embodiment, the contribution to environmental purification can be improved by obtaining a high air cleaning effect with a small installation space.
なお、本実施の形態にかかわるフィルタ構造体は、複数のフィルタエレメントから構成されているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、一体に格子状に形成されるフィルタから構成することができる。また、フィルタ構造体は、１枚のフィルタ（フィルタエレメント）から構成することもできる。この場合、セルは上下または左右に配列される。 The filter structure according to the present embodiment is composed of a plurality of filter elements. However, the present invention is not limited to this, and is composed of a filter that is integrally formed in a lattice shape. be able to. In addition, the filter structure can be constituted by a single filter (filter element). In this case, the cells are arranged vertically or horizontally.
また、前記実施の形態では、紫外線光源から受ける受光強度を高めるとともに、気流を乱さないようにされているため、フィルタの全面積を１００％活用することができる。その結果、空気の清浄効果が高いフィルタ構造体を得ることができるため、空気浄化器や室内冷暖房機などの環境浄化機器である空気清浄装置に適用することができる。
かかる空気浄化装置は、本発明において、とくに限定されるものではないが、フィルタ構造体と、たとえば空気を前記フィルタ２の内部に導入する導入手段であるブローやファン（図示せず）とともに、フィルタ２の上流位置または／および下流位置に配置される空気ろ過手段であるフィルタなどを備えている。
Moreover, in the said embodiment, since the light reception intensity | strength received from an ultraviolet light source is raised and it is made not to disturb airflow, the whole area of a filter can be utilized 100%. As a result, a filter structure having a high air cleaning effect can be obtained, and therefore, the filter structure can be applied to an air cleaning device that is an environmental purification device such as an air purifier or an indoor air conditioner.
Such an air purification device is not particularly limited in the present invention, but includes a filter structure and, for example, a blower and a fan (not shown) which are introduction means for introducing air into the filter 2 and a filter. The filter etc. which are the air filtration means arrange | positioned in 2 upstream positions or / and downstream positions are provided.
１ ケース
２ フィルタ
２ａ フィルタエレメント
３ 紫外線光源
４ 閉止板
Ｃ セル
1 Case 2 Filter 2a Filter element 3 Ultraviolet light source 4 Closure plate C Cell
Claims (6)
The air purifier according to claim 4 or 5, wherein the filter comprises a plurality of filter elements.
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