JP2008142478A - 空気清浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡単で、かつ送風ファンを用いずに、効率よく装置内に空気を取り込んで浄化することが可能な空気清浄装置の提供を目的とする。
【解決手段】 通気性を有し、光触媒が担持された有底筒状のフィルター体１と、フィルター体１の内部に設置される光源３と、フィルター体１の周囲にフィルター体１から間隔をおいて設置される外筒４と、外筒４とフィルター体１との間に形成される空気通路５とを備え、光源３に通電することにより、光源３から発生する熱によって前記フィルター体１内部に上昇気流Ａを発生させ、空気通路５からフィルター体１を通過してフィルター体１内部に空気を取り入れる構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光触媒を担持した光触媒フィルターを用いた空気清浄装置に関するものであり、特に送風機等の送風手段を用いることなく、効率よく空気を取り込んで浄化する空気清浄装置に関するものである。

近年、光触媒は、優れた有害物質分解能及び脱臭能等を有することから、空気調和機への適用の試みが種々なされている。例えば、特許文献１には、空気調和機の室内機にフィルタ部材として光触媒フィルタ及び清浄フィルタよりなり、光触媒フィルタを紫外線ランプの長さにほぼ一致する幅方向領域に配置したものが記載されている。
特開２０００−２２７８８８号公報

しかしながら、上記光触媒フィルタを搭載した空気調和機は、送風ファンを駆動させることによって空気を機内に取り込んで浄化する方式のものであり、大掛かりになるとともに、価格も高価なものとなる。

そこで、本発明においては、構造が簡単で、かつ送風ファンを用いずに、効率よく装置内に空気を取り込んで浄化することが可能な空気清浄装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る空気清浄装置は、通気性を有し、光触媒が担持された有底筒状のフィルター体と、該フィルター体の内部に設置される光源と、前記フィルター体の周囲にフィルター体から間隔をおいて設置される外筒と、該外筒とフィルター体との間の隙間によって形成される空気通路とを備え、前記光源に通電することにより、光源から発生する熱によって前記フィルター体内部に上昇気流を発生させ、前記空気通路からフィルター体を通過してフィルター体内部に空気を取り入れるようにしたことを特徴とする。

上記構成によれば、構造が簡単で、かつ送風ファンを用いずに、効率よく装置内に空気を取り込んで浄化することが可能となる。すなわち、フィルター体の中央開口部に設置された光源により、中央開口部に上昇気流を発生させ、これによって生じた負圧により、空気通路を経てフィルター体を通過し、フィルター体の中央開口部に至る循環空気流を形成し、フィルター体表面に担持した光触媒によって空気を清浄化することができる。

このとき、フィルター体の周囲にフィルター体から間隔をおいて外筒を設置し、フィルター体の内部に取り入れられる空気が外筒とフィルター体との間に形成される空気通路を必ず通るようにすることで、光源から離れた位置のフィルター体部分にも空気を通過させることが可能となる。すなわち、外筒がない状態では、光源近傍の圧力が最も低くなるため、空気は主にその付近のフィルター体部分を通過するようになり、その他のフィルター部分はほとんど空気の流通がなくなるため、有害物質分解能及び脱臭能が低下する。

上述したように、本発明では、外筒を設置することにより、フィルター体の一部のみ空気が偏って通過するのを抑制し、フィルター体の広い範囲で空気を流通させることが可能となる。これにより、有害物質分解能および脱臭能に優れた空気清浄装置を得ることができる。

空気通路は、外筒とフィルター体との間に形成される筒状の隙間によって構成される。空気通路は、上端及び下端を開放しておいてもよいが、上端を塞ぎ、下端のみ開放した構成とすれば、光源から最も離れた位置のフィルター体下部においても確実に空気を通過させることが可能となる。

フィルター体は、通気性を有し、光触媒が担持された筒状の光触媒フィルターと、該光触媒フィルターを支持する台座とを備えた構成とし、前記光触媒フィルターを台座に対して着脱自在に設ければ、光触媒フィルターのみ交換可能となる。

上記光触媒フィルターは、フィルター外部からフィルター内部（中央開口部）に空気が流通可能な通気性を有するものであればよく、例えば、織布、不織布、網状体等を使用することができるが、本発明に係る空気清浄装置が光源の熱により発生する上昇気流を利用して装置内に空気を取り込む方式であることから、圧力損失が少なく、空気の接触面積が大きいハニカム構造体を用いることが好ましい。

ハニカム構造体としては、たとえばガラス繊維やセラミック繊維の無機繊維からなるシート状基材をハニカム状に加工したものを用いることができる。光触媒は、無機バインダー等によってハニカム構造体に担持することができる。しかしながら、無機繊維からなるハニカム構造体は剛性が高いため、円筒状に加工するのが容易でなく、また、交換用の光触媒フィルターは嵩高くなり、保管にスペースが必要とされるという不都合があった。

そこで、本発明では、ハニカム構造体として無機繊維と有機繊維とを混抄した紙状体を積層したものであって、伸縮可能なものを使用するようにした。すなわち、無機繊維と、パルプ等の有機繊維とを混抄した混抄基材は、柔軟性を有し、加工性が良好な紙状体の形態をとる。

得られた紙状体は、一定ピッチで線状に接着剤を塗布し、この紙状体を複数重ね合わせて接着する際に、隣接する紙状体同士の接着剤の塗布位置を１／２ピッチずらして重ねることでハニカムシート（でんぐり紙）を得ることができる。なお、紙状体を接着する接着剤としては、接着強度を維持する観点から無機系接着剤を使用するのが好ましい。

このようにして得られたハニカムシートは、全体として充分な柔軟性を備えているために、打抜き加工によって容易に筒状の光触媒フィルターを得ることができる。また、得られた光触媒フィルターは、紙状体の重合方向に伸縮自在であり、伸張した状態では、ハニカム構造体の形態をとり、収縮した状態では、紙状体を重合した嵩の低い形態をとる。したがって、保管時には、嵩の低い状態で保管し、使用時に伸張させてハニカム構造体の形態をとることが可能となる。

光触媒フィルターとして、無機繊維と有機繊維とを混抄した紙状体を使用する場合は、光触媒は紙状体を形成した後に担持させることもできるが、有機繊維に光触媒が付着すると、光触媒の作用により有機繊維の劣化が生じる場合がある。そこで、このような場合には、予め、光触媒を無機繊維に担持させておき、その後、光触媒を担持した無機繊維と、有機繊維とを混抄するのが好ましく、これにより、光触媒による基材の劣化が少なく、かつ加工性に優れた光触媒フィルターを得ることができる。

外筒は、光源の光が外部に漏れるのを防止する観点から遮光性を有するものであることが好ましく、特に内面が光を反射する反射面とすれば、光源から照射された光を光触媒フィルター側に反射することで光触媒をより活性化させることができる。なお、反射面としては光を乱反射するものがより好ましい。

本発明において使用可能な光触媒としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化タングステン等を挙げることができる。特に、酸化チタンは、優れた光触媒能力を備えており、安定性や安全性の観点からより好ましい。光源は、特に限定されるものではないが、光触媒を効果的に活性化することができる紫外線を放射するブラックライトを用いるのが好ましい。光源は、光触媒を活性化させる光線を放射するのみならず、熱を発生するため、この熱によりフィルター体の中央開口部に上昇気流を発生させることができる。

本発明では、有底筒状のフィルター体の内部に光源を設置し、フィルター体の周囲にフィルター体から間隔をおいて外筒を設置したため、フィルター体の中央開口部に上昇気流を発生させ、これによって生じた負圧により、空気通路を経てフィルター体を通過し、フィルター体の中央開口部に至る循環空気流を形成し、フィルター体表面に担持した光触媒によって空気を清浄化することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る空気清浄装置の概略断面図を、図２は光触媒フィルターの外観斜視図を、図３は光触媒フィルターの底面図をそれぞれ示す。この空気清浄装置は、有底円筒状のフィルター体１と、フィルター体１の中央開口部２に設置される光源としてのブラックライト３と、フィルター体１の周囲にフィルター体１から間隔をおいて設置される外筒４と、フィルター体１と外筒４との間に形成される空気通路５とを備えている。

フィルター体１は、円筒状の光触媒フィルター６と、光触媒フィルター６を支持する台座７とから構成されており、台座７の中央部にはブラックライト３を接続するためのプラグ８が取り付けられている。台座７において、プラグ８の周囲には光触媒フィルター６の位置決めをする筒状の位置決め部９が形成されている。

光触媒フィルター６の底面には、屈曲自在な金属製係止片１０が取り付けられており、光触媒フィルター６を台座７に取り付けたときに、係止片１０に対応する台座部分には係止片１０を係止するための係止穴（不図示）が形成されている。光触媒フィルター６は、係止片１０を係止穴に通してＵ字形に折曲することで台座７上に固定される。

台座７において、光触媒フィルター６が載置される位置よりも半径方向外側には、段差部１１が形成されており、光触媒フィルター６の載置部よりも一段低く形成されている。段差部１１には、外筒４を載置する載置部１３が形成されている。載置部１３は、突片状に形成されており、段差部１１において、１２０°間隔で３箇所に設けられている。

載置部１３には、外筒４を載置する段差部１３ａが形成されており、これにより、載置部１３は、外筒４が台座７に接地しないようにするスペーサーとしての機能と、外筒の位置決めをする機能とを兼ね備えている。この載置部１３により、外筒４と台座７との間に空気通路５に空気を取り入れる空気取入口１４が形成される。

外筒４は、プラスチック製で、内面側にブラックライト３から放射された光を反射する金属層（不図示）が形成されており、これにより遮光性を有している。なお、この金属層は、表面に凹凸を形成することで光を乱反射するようになっている。

外筒４の上部には、天板１５が着脱自在に取り付けられている。光触媒フィルター６の天面には、底面と同様、屈曲自在な金属製係止片（不図示）が取り付けられており、天板１５には係止片１０を係止するための係止穴（不図示）が形成されている。光触媒フィルター６は、係止片１０を係止穴に通してＵ字形に折曲することで天板１５に固定される。

天板１５は、光触媒フィルター６を固定した状態で外筒４の上端部にはめ込まれる。これにより、フィルター体１と外筒４との間に形成される空気通路５は、上端が天板１５によって塞がれ、下端に形成された空気取入口１４のみから空気を取り入れるようになっている。

光触媒フィルター６は、光触媒を担持させたハニカムシート（でんぐり紙）から構成されており、伸縮性を有している。したがって、上述のように、光触媒フィルター６の天面と底面とをそれぞれ天板１５と、台座７とに固定することにより、ハニカム構造体として使用可能とされている。

天板１５の中央部には、光触媒フィルター６の中央開口部２とほぼ同径の開口１５ａが形成されており、中央開口部２で発生した上昇気流がこの開口１５ａを通って外部に放出される構造となっている。なお、開口１５ａには、手指の火傷を防止するための通気穴１６ａ付きのカバー１６が着脱自在に取り付けられている。

次に、光触媒フィルター６の製造方法の一例について説明する。図４は光触媒フィルターを構成するハニカムペーパーを製造する工程を示す概略図である。図に示すように、ハニカムペーパー１９は、無機繊維と、有機繊維とを混抄して得られた紙状体１７の片面に一定ピッチＰで線状に接着剤１８を塗布し、この紙状体１７を複数重ね合わせて接着する際に、隣接する紙状体１７同士の接着剤の塗布位置をＰ／２ずらして重ねることで得ることができる。

なお、紙状体１７を製造するにあたっては、あらかじめ、光触媒を無機繊維に担持させておき、その後、光触媒を担持した無機繊維と、有機繊維とを混抄する。これにより、耐用性に優れた、柔軟性を有する紙状体１７を得ることができる。

このようにして得られたハニカムペーパー１９は、常態で、図５に示すように、複数の紙状体１７が重合した形態をとり、重合方向に引張ることで伸張し、図６に示すように、ハニカム構造体の形態をとることになる。ハニカムペーパー１９は、図７に示すように、リング状に打ち抜くことにより、光触媒フィルター６を得ることができる。

上記構成の空気清浄装置において、ブラックライト３に通電すると、ブラックライト３から紫外線が放射されるとともに発熱し、中央開口部２に上昇気流Ａが発生し、これによって生じた負圧により、空気通路５を経て光触媒フィルター６のハニカム状通路６ａを通過し、フィルター６の中央開口部に至る循環空気流Ｂを形成する。そして、循環空気流Ｂがハニカム状通路６ａを通過する際に、フィルター６表面に担持した光触媒によって清浄化される。

本発明に係る空気清浄装置の概略断面図 図１における光触媒フィルターの外観斜視図 図１における光触媒フィルターの底面図 光触媒フィルターを構成するハニカムペーパーの製造工程を示す概略図 ハニカムペーパーの常態を示す斜視図 ハニカムペーパーを伸張させた常態を示す斜視図 ハニカムペーパーの打ち抜き工程を示す概略図

符号の説明

１ フィルター体
２ 中央開口部
３ ブラックライト
４ 外筒
５ 空気通路
６ 光触媒フィルター
７ 台座
８ プラグ
９ 位置決め部
１０ 係止片
１１ 段差部
１３ 載置部
１４ 空気取入口
１５ 天板
１５ａ 開口
１６ カバー
１６ａ 通気穴
１７ 紙状体
１８ 接着剤
１９ ハニカムペーパー
Ａ 上昇気流
Ｐ 接着剤塗布ピッチ

Claims (6)

1. 通気性を有し、光触媒が担持された有底筒状のフィルター体と、該フィルター体の内部に設置される光源と、前記フィルター体の周囲にフィルター体から間隔をおいて設置される外筒と、該外筒とフィルター体との間に形成される空気通路とを備え、前記光源に通電することにより、光源から発生する熱によって前記フィルター体内部に上昇気流を発生させ、前記空気通路からフィルター体を通過してフィルター体内部に空気を取り入れるようにしたことを特徴とする空気清浄装置。
2. 前記空気通路の上端が塞がれ、下端が開放されたことを特徴とする請求項１記載の空気清浄装置。
3. 前記フィルター体は、通気性を有し、光触媒が担持された筒状の光触媒フィルターと、該光触媒フィルターを支持する台座とを備え、前記光触媒フィルターが台座に対して着脱自在に設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の空気清浄装置。
4. 前記光触媒フィルターが、ハニカム構造体であることを特徴とする請求項３記載の空気清浄装置。
5. 前記ハニカム構造体は、無機繊維と有機繊維とを混抄した紙状体を積層してなり、伸縮自在とされたことを特徴とする請求項４記載の空気清浄装置。
6. 前記外筒は、内面が光を反射する反射面とされたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気清浄装置。
   

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