JP2007111143A - 浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用空間内と外気の空気を昼夜を問わず浄化できる浄化装置を提供する。
【解決手段】 ケース２内に光触媒を含むフィルター９が収納されている。フィルター収納空間６は隔壁１１ａ，１１ｂおよび１２ａ，１２ｂによって、第１の区画６Ａと第２の区画６Ｂおよび第３の区画６Ｃに区分されている。導入口２２から導入された空気は第１の区画６Ａと第２の区画６Ｂ内を通過し、排出口２１から屋外へ排気される。また、外気は導入口２４から第３の領域６Ｃ内を通過し、排出口２３から屋内に導入される。それぞれの空気は、フィルター９に含まれた光触媒の浄化作用で浄化される。
【選択図】図２

Description

本発明は、光触媒を有するフィルターを使用して空気を浄化する浄化装置に関する。

以下の各特許文献に記載のように、光触媒を使用した浄化装置は、所定の空間内に光触媒が収納され、あるいは光触媒を含むフィルターが収納されている。外部の空気などを前記空間内に取り込んで且つ排出することにより、光触媒の励起作用や光触媒の酸化作用によって空気が浄化される。

また、以下の特許文献には、前記空間内で空気を移動させるためのファンが設けられ、このファンが太陽電池によって駆動されるものとなっている。
特開平１０−１９２６５４号公報 特開２０００−３９５８０号公報 特開２００１−１０４４５９号公報

従来の光触媒を使用した浄化装置は、光触媒を有する空間に空気を導入する導入口と、空間から空気を排出する排出口とがそれぞれ１箇所ずつ設けられているものであり、光触媒を有する空間内では、空気が一方向へ移動するだけである。

この浄化装置を室内に設置すると、室内を循環する空気を前記浄化装置で浄化することになる。しかし、室内を循環する空気は汚れや雑菌の繁殖が累積させていくために、浄化効率があまり良くない。また、浄化装置を使用しているときには、室内を密閉する必要があり、外部の新鮮な空気を室内に導入することができなくなる。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、使用空間を実質的に密閉させず、外部からの空気を導入可能であり、しかも使用空間内の空気を浄化でき、さらに使用空間外へ汚れた空気を排出するのを防止できる浄化装置を提供することを目的としている。

本発明は、光透過部を少なくとも一部に有するケースと、前記ケース内に配置されて光触媒を有するフィルターとが設けられた浄化装置において、
前記ケース内が第１の領域と第２の領域とに区分されており、
前記ケースには、前記第１の領域へ空気を導く第１導入口および前記第１の領域から外部へ空気を排出する第１排出口と、前記第２の領域へ空気を導く第２導入口および前記第２の領域から外部へ空気を排出する第２排出口と、外部の空気を第１の領域を経て所定の使用空間内に導入する第１のファンと、前記使用空間内の空気を第２の領域を経て外部へ排出する第２のファンとが設けられ、
前記第１の領域内と第２の領域内のそれぞれに設けた前記フィルターに光を与える光源が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の浄化装置では、外部から所定の使用空間内に導入する空気を光触媒で浄化することができ、また、使用空間内の空気を光触媒で浄化して外部に排出することができる。よって、使用空間が密閉されていてもこの使用空間内に外部の新鮮な空気を導入でき、また使用空間内から外部へ汚れた空気が排出させるのを防止できる。また、浄化装置の設置領域の光が不足しているときには、光源を点灯させて光触媒の活性機能を継続できる。よって昼夜を問わず使用することができる。

本発明は、前記第１のファンと第２のファンおよび光源に電力を供給する太陽電池が設けられていることが好ましい。太陽電池は、前記ケースに設けてもよいし、また前記ケースとは別体に設けてもよい。

駆動源として太陽電池を使用すると、専用の電源を使用する必要がなくなる。なお、太陽電池と他の電源とを併用することも可能である。

本発明の浄化装置は、外光の光量を検出する光センサーと、前記光センサーの検知出力に基づいて前記光源の点灯と消灯とを切換える切換え手段が設けられていてもよい。光センサーによって浄化装置に設置領域の光が不足していることが検知されたときには、光源を自動的に点灯して光触媒の活性機能を継続できる。よって昼夜を問わず自動的に継続使用することができる。

また、本発明の浄化装置は、前記第１導入口と前記第１排出口とが連結可能とされ、前記第２導入口と前記第２排出口とが連結可能とされて、複数のケースの第１の領域が互いに連結可能で且つ第２の領域が互いに連結可能とされているものにできる。ケースの導入口と排出口とに例えば雄・雌コネクター機能を持たせて、互いに連結させることによって、複数のケースを連結して使用することができ、浄化装置を使用する家屋や車両などの空間容積の多様性に応じて対応することができる。

また本発明は、前記ケース内には可変隔壁が設けられ、この可変隔壁の位置を変えることで、前記第１の領域と前記第２の領域の容積を変化させることが可能とされたものにできる。

第１の領域と第２の領域の容積を変えることにより、使用空間内の空気の汚れと外部の空気の汚れに対応させて、排出空気の浄化と導入空気の浄化を行えるようになる。また昼と夜での外部空気の違いまたは所定使用空間内の汚れの違いや、季節による空気の状態に応じて、排出空気の浄化と導入空気の浄化を最適化できる。

例えば、本発明は、前記ケース内には、第１の領域の導入口と第２の領域の排出口を繋ぐ空間と、第１の領域の排出口と第２の領域の導入口を繋ぐ空間と、両空間の間に位置して隔壁により区分されたフィルター収納部が設けられており、前記可変隔壁は前記隔壁から延長されて前記空間を仕切るものである。

本発明の浄化装置は、使用空間を密閉している場合に、外部からの新鮮な空気を浄化して導入することができる。また使用空間の空気が汚れている場合でも、この空気を浄化して外部に排出させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図１ないし１０に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態の浄化装置に用いられる浄化ユニットを示す斜視図、図２は前記浄化ユニットの平断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での切断部の拡大断面図、図４は図２のＩＶ−ＩＶ線での切断部の拡大断面図である。図５は前記浄化ユニットを使用した浄化装置の全体構造の一例を示す斜視図であり、図６は浄化装置の使用例を示す斜視図である。

図１および図２に示すように、本発明の第１の実施の形態の浄化ユニット１は、ケース２を有している。ケース２は直方体形状であり、内部の所定の容積の空間を有している。ケース２は少なくとも一部が光透過構造である。この実施の形態のケース２は、両側面２ａ，２ｂおよび両端面２ｃ，２ｄが金属または合成樹脂製の枠体３で形成されており、上面２ｅと底面２ｆが、ガラス板または透明な合成樹脂板などの透明板４で構成されている。

図２に示すように、ケース２の内部は、フィルター収納部６と空間形成部７，８とに区分されている。フィルター収納部６は、一方の側面２ａの内壁から他方の側面２ｂの内壁までを占めている。一方の空間形成部７は、前記フィルター収納部６の端面６ａと、ケース２の端面２ｃおよび両側面２ａ，２ｂとで囲まれており、他方の空間形成部８は、前記フィルター収納部６の端面６ｂと、ケース２の端面２ｄおよび両側面２ａ，２ｂとで囲まれている。

前記フィルター収納部６内には、ケースの側面２ａ，２ｂと平行に延びる隔壁１１ａ，１１ｂと隔壁１２ａ，１２ｂがそれぞれ設けられており、フィルター収納部６内は、一方の側面２ａから他方の側面２ｂに向けて、第１の区画６Ａ、第２の区画６Ｂおよび第３の区画６Ｃに区分されている。各区画６Ａ，６Ｂ，６Ｃ内には、フィルター９が収納されている。このフィルター９は、繊維積層体、連続気泡を有するセラミックスなどの発泡無機体などで形成されており、フィルター９の内部には、フィルター収納部６の端面６ａから端面６ｂに向けて空気が通過できる多数の微細通路が形成されている。この微細通路内には、酸化チタンなどで代表される光触媒が焼き付け、付着などの手段で含有されている。光触媒は、光エネルギー、特に紫外線を吸収したときに励起し、活性酸素を生成して空気中の微細な有機物または雑菌などを酸化・殺菌して無活性化させる機能を有している。

フィルター収納部６では、第１の区画６Ａ、第２の区画６Ｂ、第３の区間６Ｃの間が隔壁１１ａ，１１ｂと隔壁１２ａ，１２ｂで隔絶されて、互いに空気が流通できないようになっている。ただし、空間形成部７，８の内部が仕切られていないときには、空間形成部７，８を介して前記各区画６Ａ，６Ｂ，６Ｃの間を連通させることができる。

図２および図３に示すように、前記隔壁１１ａ，１１ｂ内には一対の可動隔壁１３ａ，１３ｂが設けられている。図２および図４に示すように、前記空間形成部７内には、前記隔壁１１ａ，１１ｂの上端と下端に連続して、端面２ｃまでの延びるレール１５ａ，１５ａが設けられており、空間形成部８にも、前記隔壁１１ａ，１１ｂに連続して端面２ｄまで延びるレール１５ｂ，１５ｂが形成されている。そして、可動隔壁１３ａは、フィルター収納部６内に収納されている状態から、前記レール１５ａ，１５ａに案内されて、ケースの端面２ｃに向けて移動可能であり、可動隔壁１３ｂは、フィルター収納部６内に収納されている状態から、レール１５ｂ，１５ｂに案内されて、ケース２の端面２ｄに向けて移動可能である。

同様に、隔壁１２ａ，１２ｂ内には一対の可動隔壁１４ａ，１４ｂが設けられている。空間形成部７には、隔壁１２ａ，１２ｂの上端と下端に連続して、端面２ｃまで延びるレール１６ａ，１６ａが形成され、空間形成部８には、隔壁１２ａ，１２ｂの上端と下端に連続して、端面２ｄまでの延びるレール１６ｃ，１６ｃが形成されている。そして、可動隔壁１４ａは、フィルター収納部６内に収納されている状態から、前記レール１６ａ，１６ａに案内されて、ケースの端面２ｃに向けて移動可能であり、可動隔壁１４ｂは、フィルター収納部６内に収納されている状態から、レール１６ｂ，１６ｂに案内されて、ケース２の端面２ｄに向けて移動可能である。

前記各可動隔壁１３ａ，１３ｂと可動隔壁１４ａ，１４ｂは、手動でスライド動作させることが可能であるが、この実施の形態では、図３に示すように、隔壁１１ａ，１１ｂ内、および隔壁１２ａ，１２ｂ内にアクチュエータ１９が設けられ、このアクチュエータ１９，１９によって、前記各可動隔壁１３ａ，１３ｂと可動隔壁１４ａ，１４ｂが移動させられる。

図２に示すように、ケース２の端面２ｃには、側面２ａとレール１５ａ，１５ａとの間に第１排出口２１が設けられ、同じく端面２ｃには、側面２ｂとレール１６ａ，１６ａとの間に第２導入口２４が設けられている。一方、端面２ｄでは、側面２ａとレール１５ｂ，１５ｂとの間に第１導入口２２が設けられ、同じく端面２ｄでは、側面２ｂとレール１６ｂ，１６ｂとの間に第２排出口２３が形成されている。

図２の状態では、可動隔壁１３ａ，１３ｂが、フィルター収納部６内に収納されており、一方において、可動隔壁１４ａが空間形成部７内に移動して、端面２ｃの内面に当接し、可動隔壁１４ｂが空間形成部８内に移動して、端面２ｄの内面に当接している。よって、第１の区画６Ａと第２の区画６Ｂとが空間形成部７，８を介して連通され、第２の区画６Ｂと第３の区画６Ｃとの間は、空間形成部７，８が可動隔壁１４ａ，１４ｂで仕切られることにより、互いに隔絶されている。よって、図２の状態では、ケース２の内部は、第１の区画６Ａと第２の区画６Ｂとで第１の領域が形成され、第３の区画６Ｃで第２の領域が形成されている。この場合、第１の領域の容積が、第２の領域の容積よりも大きい。

可動隔壁１３ａ，１３ｂが空間形成部７，８内に突出して空間形成部７，８が仕切られ、可動隔壁１４ａ，１４ｂがフィルター収納部６内に収納されると、第１の区画６Ａのみが第１の領域となり、第２の区画６Ｂと第３の区画６Ｃが互いに連通して第２の領域となる。この場合、第１の領域の容積は、第２の領域の容積よりも小さくなる。

そして、図１に示すように、この浄化ユニット１では、第１排出口２１に第１のファン２６が設けられている。この第１のファン２６が稼動すると、第１導入口２２から第１の領域内を経て第１排出口２１に向けて空気が流れる。第２排出口２３には第２のファン２７が設けられている。第２のファン２７が稼動すると、第２導入口２４から第２の領域内を経て第２排出口２３に向けて空気が流れる。

浄化ユニット１は、ケース２の底面２ｆの下に重ねられた照光ユニット３１を有している。この照光ユニット３１は、フィルター９の全面を下面から照光できるように多数配列されまたは点在された紫外線発光ダイオードを備えている。この照光ユニット３１の紫外線発光ダイオード群が点灯すると、その光は、ケース２の底面２ｆに設けられた透明板４を透過してフィルター９に与えられる。また、ケース２の上面２ｅには光センサー３２が設けられている。

図５に示すように、本発明の実施の形態の浄化装置３０は、前記浄化ユニット１の他に、太陽電池３３、および制御盤３４を有している。太陽電池３３は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、この太陽電池３３で得られた電気エネルギーは、前記制御部３４に与えられる。また、前記光センサー３２の検出出力も制御部３４に与えられる。制御部３４には、太陽電池３３から得られた電気エネルギーを蓄える２次電池である蓄電部と、中央制御部と、中央制御部の制御動作に基づいて、各機構を制御する機構制御部および機構駆動部を有している。この機構制御部および機構駆動部により、第１のファン２６、第２のファン２７、図３に示すアクチュエータ１９、および照光ユニット３１の動作の切換えなどが行われる。

図６は、浄化装置３０が家屋に装備された状態を示している。この例では、浄化ユニット１と太陽電池３３が屋外に設置されている。また、屋内の各部屋に配管された排気ダクト３５が、浄化ユニット１の第２導入口２４に接続されており、屋内の各部屋に配管された導入ダクト３６が、浄化ユニット１の第１排出口２１および第１のファン２６に接続されている。また、制御部３４は屋内に設置される。

次に、上記浄化装置３０の動作を説明する。
屋外に設けられた太陽電池３３が、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、制御部３４に設けられた蓄電部に蓄電される。そして昼間および夜間の双方において、蓄電部に蓄電された電気エネルギーが使用される。なお、蓄電部の蓄電電力が予め設定されたしきい値を下回った場合には、屋内の他の電力に切換えられることが好ましい。

屋外での太陽エネルギーが十分に与えられているときには、光センサー３２がこれを検知し、制御部３４の集中制御部に検知信号が与えられ、このときには、照光ユニット３１の紫外線発光ダイオードが消灯している。また光センサー３２による受光光量が所定値以下になると、集中制御部からの指令によって照光ユニット３１の紫外線発光ダイオードが点灯する。よって、主に昼間は、太陽光が、上面２ｅに設けられた透明板４を経てケース２内に入り、フィルター９に含まれている光触媒に与えられ、夜間など十分な外光が得られなくなると、照光ユニット３１内の紫外線発光ダイオードが点灯し、照光ユニット３１で発せられた光が、ケース２の底面２ｆの透明板４を通過して、フィルター９に含まれている光触媒に与えられる。

この浄化ユニット１では、基本的に１日２４時間、第１のファン２６と第２のファンが駆動されている。浄化ユニット１は、図１および図２に示す状態では、可動隔壁１３ａ，１３ｂが、フィルター収納領域６内に対向し、可動隔壁１４ａ，１４ｂは、空間形成部７，８内に突出して、空間形成部７，８内を区分している。

第２のファン２７の排気力により、排気ダクト３５から室内の空気が吸引され、浄化ユニット１の第２導入口２４からケース２内に吸引される。この空気は、空間形成部８から第２の領域である第３の区画６Ｃ内に導かれ、さらに空間形成部７内から第２排出口２３および第２のファン２７を経て屋外へ放出される。よって、室内の空気は、第３の区画６Ｃ内のフィルター９を通過し、フィルター９に含まれる光触媒の光励起による酸化作用により、有機物や雑菌などの有害物質が浄化された状態で屋外へ放出される。

これと同時に、第１のファン２６の吸引力により、屋外の空気が第１導入口２２からケース２内へ導入され、この空気は第１の領域である第１の区画６Ａおよび第２の区画６ＢＣ内に導かれ、フィルター９を通過する際に、光触媒によって浄化される。この空気は、第１排出口２１および第１のファン２６を経て導入ダクト３６を経て、屋内に各部屋に排出される。

このように、外部の新鮮な空気が光触媒による酸化作用を受けて室内に導入されるため、室内の空気は常に清浄状態を保つことができる。逆に、室内の空気も正常化されて屋外へ排出されるため、屋外の環境の浄化を保つことができる。

また、図３に示すアクチュエータ１９を駆動し、可動隔壁１３ａ，１３ｂを空間形成部７，８内に突出させて、第１の区画６Ａと第２の区画６Ｂを隔離し、且つ可動隔壁１４ａ，１４ｂをフィルター収納部６内に対向させて、第２の区画６Ｂと第２の区画６Ｃを連通させると、第２導入口２４と第２排出口２３を経て屋外に排出される空気が、第２の領域である第２の区画６Ｂおよび第３の区画６Ｃの双方の内部を通過する。逆に、第１導入口２２と第１排出口２１を経て屋内に取り込まれる空気は、第１の領域である第１の区画６Ａのみを通過する。

このように、ケース２内では、第１の領域と第２の領域の容積を切換えることができるため、室内の空気の汚染状態、屋外の空気の汚染状態、または昼間と夜間などの使用時間帯、さらには季節などに応じて、屋内に取り込まれる空気に対する光触媒の反応領域と、屋外に排出される空気に対する光触媒の反応領域の容積を切換えることができ、導入される空気や排出される空気の汚染状況に応じた最適な浄化作用を実現できる。

なお、本発明の浄化装置３０は、家屋に使用されるものに限定されず、例えばオフィスビル、工場などの作業室、実験室、クリーンルームなどに使用できる。このような使用環境では、作業場や実験室、クリーンルーム内からの排出空気で隣接する空間や外気を汚染することを抑制でき、しかも外側の新鮮な空気を浄化して取り込むことができる。また、浄化装置は自動車や航空機などに使用することも可能である。

図７と図８は、本発明の第２の実施の形態を示している。
第２の実施の形態では、照光ユニット３１が、紫外線発光ダイオードの代わりに複数本の紫外線ランプ４０を有している（図８参照）。また。太陽電池４１がケース２に組み込まれている（図７参照）。その他の構成は、第１の実施の形態と同様であるため、第１の実施の形態と同一の部材には図１ないし６にて用いた同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。

図７に示すように、ケース２の空間形成部８の真上に太陽電池４１が設けられている。ケース２の上に設けられた太陽電池４１が太陽エネルギーを受けることができ、また太陽電池４１が、フィルター収納部６の上に大きく重なることがないため、フィルター６への太陽光線の照射が、太陽電池４１で妨げられることがない。

さらに図８に示すように、照光ユニット３１内に、第１の区画６Ａ、第２の区画６Ｂ、第３の区画６Ｃをそれぞれ照光する紫外線ランプ４０が２本ずつ設けられている。かかる形態によれば、太陽電池４１がケース２に組み込まれているので、浄化装置自体のコンパクト化が図ることができる。また紫外線ランプが点灯し消灯する本数を調整することによって、電力使用の調整をより効率化することができる。

図９は本発明の第３の実施の形態を示す斜視図、図１０はその平断面図である。
第３の実施の形態では、第１の実施の形態で示し浄化ユニット１が複数個連結されている。すなわち、一方の浄化ユニットの第１排出口２１が、隣接する浄化ユニットの第１導入口２２の内部に嵌入して、雄・雌コネクターの構成となっており、同様に、一方の浄化ユニットの第２導入口２４が、隣接する浄化ユニットの第２排気口２３の内部に嵌入して、雄・雌コネクターの構成となっている。そして、一方の浄化ユニットの第１排気口２１に第１のファン２６が取り付けられ、他方の浄化ユニットの第２排気口２３に第２のファン２７が取り付けられている。

２個の浄化ユニットまたは３個以上の浄化ユニットを連結することにより、浄化装置を使用する室内や車室内の空間容積に応じて浄化ユニット数を増減変更することができ、浄化作用を効率的に行うことができる。

なお、複数の浄化ユニットを雄・雌コネクター構成で結合するための構造として、例えば第１排気口２１および第２導入口２４の、管の軸方向の中間付近に、管の外周面に沿う断面三角形状の管状の隆起部を設け、対応する第１導入口２２と第２排気口２３に、管の内周面に沿うように環状で断面逆三角状の溝を設け、これら隆起部と溝とをスナップイン結合させるようにしてもよい。

第１の実施の形態の浄化ユニットを示す斜視図、 前記浄化ユニットの平面での断面図、 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での切断部の拡大断面図、 図２のＩＶ−ＩＶ線での切断部の拡大断面図、 前記浄化ユニットを使用した浄化装置の構成図、 浄化装置の使用例を示す斜視図、 第２の実施の形態の浄化ユニットを示す斜視図、 前記浄化ユニットの平面での断面図、 第３の実施の形態の浄化ユニットを示す斜視図、 前記浄化ユニットの平面での断面図、

符号の説明

１ 浄化ユニット
２ ケース
４ 透明板
６ フィルター収納部
６Ａ 第１の区画
６Ｂ 第２の区画
６Ｃ 第３の区画
７，８ 空間形成部
９ フィルター
１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ 隔壁
１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ 可動隔壁
１９ アクチュエータ
２１ 第１排気口
２２ 第１導入口
２３ 第２排気口
２４ 第２導入口
２６ 第１のファン
２７ 第２のファン
３３ 太陽電池
３４ 制御盤

Claims (7)

1. 光透過部を少なくとも一部に有するケースと、前記ケース内に配置されて光触媒を有するフィルターとが設けられた浄化装置において、
   前記ケース内が第１の領域と第２の領域とに区分されており、
   前記ケースには、前記第１の領域へ空気を導く第１導入口および前記第１の領域から外部へ空気を排出する第１排出口と、前記第２の領域へ空気を導く第２導入口および前記第２の領域から外部へ空気を排出する第２排出口と、外部の空気を第１の領域を経て所定の使用空間内に導入する第１のファンと、前記使用空間内の空気を第２の領域を経て外部へ排出する第２のファンとが設けられ、
   前記第１の領域内と第２の領域内のそれぞれに設けた前記フィルターに光を与える光源が設けられていることを特徴とする浄化装置。
2. 前記第１のファンと第２のファンおよび光源に電力を供給する太陽電池が前記ケースに設けられている請求項１記載の浄化装置。
3. 前記第１のファンと第２のファンおよび光源に電力を供給する太陽電池が前記ケースとは別体に設けられている請求項１記載の浄化装置。
4. 外光の光量を検出する光センサーと、前記光センサーの検知出力に基づいて前記光源の点灯と消灯とを切換える切換え手段が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の浄化装置。
5. 前記第１導入口と前記第１排出口とが連結可能とされ、前記第２導入口と前記第２排出口とが連結可能とされて、複数のケースの第１の領域が互いに連結可能で且つ第２の領域が互いに連結可能とされている請求項１ないし４のいずれかに記載の浄化装置。
6. 前記ケース内には可変隔壁が設けられ、この可変隔壁の位置を変えることで、前記第１の領域と前記第２の領域の容積を変化させることが可能とされた請求項１ないし５のいずれかに記載の浄化装置。
7. 前記ケース内には、第１の領域の導入口と第２の領域の排出口を繋ぐ空間と、第１の領域の排出口と第２の領域の導入口を繋ぐ空間と、両空間の間に位置して隔壁により区分されたフィルター収納部が設けられており、前記可変隔壁は前記隔壁から延長されて前記空間を仕切るものである請求項６記載の浄化装置。

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