JP2009090088A - 空気清浄装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光触媒を用いて有機物質を分解する空気清浄装置10であって、内部に空気を取り込む吸気部21と、外部に空気を送り出すための排気部23とを有するケース本体11と、吸気部21から排気部23の間に形成された流路に空気を送風する送風部16と光触媒を含む層を有し、流路に配置された光触媒フィルタ12a,12bと、光触媒フィルタ12a,12bに光を照射する光照射部14と、担体に抗体を担持してなる有害物質除去材を含み、流路に配置された抗体フィルタ15と、を備え、光照射部14と抗体フィルタ15との間に、空気の流れを許容し、且つ、空気の流れる方向に見た状態で光の通過を遮蔽する複数の遮光板52a,54aをそれぞれ同一角度で傾斜させた状態で配列させた遮光部材42を備えている。
【選択図】図7
Description
抗体は、例えば動物の血清から製造する場合、血清中に溶解した状態で抗体1kgあたり700万円と高価格である。目的に応じて更に精製、粉末化などが行われ、さらに高価格となる。そのため、抗体が破壊されると、破壊される分を余分に担持する必要が生じ、大幅なコストアップ要因となる。
上記従来の空気清浄装置は、空気の流路において最上流側又は最下流側に抗体フィルタを配置する構成であるが、最下流側に配置した場合、抗体フィルタに光源部からの紫外線が照射されることで、抗体フィルタのフィルタ効果が低減することが予想される。一方、抗体フィルタに対する紫外線の影響を考慮して、抗体フィルタと光源部との間に遮蔽板などを設けると、空気の流れが妨げられることで、風量が低下してしまうことが懸念される。
(1)光触媒を用いて有機物質を分解する空気清浄装置であって、
内部に空気を取り込む吸気部と、外部に空気を送り出すための排気部とを有するケース本体と、
前記吸気部から前記排気部の間に形成された流路に空気を送風する送風部と
光触媒を含む層を有し、前記流路に配置された光触媒フィルタと、
前記光触媒フィルタに光を照射する光照射部と、
担体に抗体を担持してなる有害物質除去材を含み、前記流路に配置された抗体フィルタと、を備え、
前記光照射部と前記抗体フィルタとの間に、前記空気の流れを許容し、且つ、前記空気の流れる方向に見た状態で前記光の通過を遮蔽する遮光部材が設けられ、前記遮光部材が、前記流路に配置される枠体と、前記枠体に形成され、それぞれ同一角度で傾斜させた状態で配列させた複数の遮光板とを有することを特徴とする空気清浄装置。
(2)前記抗体フィルタに、抗菌剤と抗カビ剤とのうち少なくとも一方が担持されていることを特徴とする上記(1)に記載の空気清浄装置。
(3)前記抗菌剤及び前記抗カビ剤が、有機酸銀塩であることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の空気清浄装置。
(4)前記有機酸銀塩の炭素数が14から24であり、直鎖であることを特徴とする上記(3)に記載の空気清浄装置。
(5)前記遮光部材が、複数重ね合わさせて並べられ、隣り合う前記遮光部材の前記遮光板の傾斜の向きが反対となる状態で配置されていることを特徴とする上記(1)から(4)のいずれか1つに記載の空気清浄装置。
(6)前記複数の遮光板がそれぞれ、水平方向に対して30°から50°の範囲で傾斜していることを特徴とする上記(1)から(5)のいずれか1つに記載の空気清浄装置。
(7)前記流路において前記吸気部の下流側近傍に、更に前記遮光部材を配置することを特徴とする上記(1)から(6)のいずれか1つに記載の空気清浄装置。
図1は、本発明にかかる空気清浄装置の一実施形態の構成を示す図である。図2は、図1の空気清浄装置を吸気側からみた図である。図3は、図1の空気清浄装置を排気側からみた図である。図4は、図1の空気清浄装置の空気の流路と平行な断面で切断した断面図である。
光触媒としては、主に、酸化チタン(TiO2)を主体として使用するが、木の他に酸化亜鉛(ZnO)、酸化セリウム(Ce2O3)、酸化テルビウム(Tb2O3)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化エルピウム(Er2O3)、タンタル酸カリウム(KTaO3)、硫化カドミウム(CdS)、セレン化カドミウム(CdSe)、および[Ru(bpy)3]2+やCo錯体等が適用可能である。なお、活性酸化チタンとしては、アナターゼ結晶の微粒子を用いるのが望ましい。
繊維層としては、目付けが100g/m2〜300g/m2のものであって、圧力損失が標準風速2.5m/sでの初期圧力損失が、20〜90Paのものを用いることが好ましい。
担体は、例えば、調湿性素材で形成することができる。かかる調湿性素材としては、例えば繊維を挙げることができ、織布、不織布などの形態で担体を構成することができる。繊維で担体を構成する場合、抗体の周辺雰囲気を抗体が活性を示す湿度にするためには、繊維に含有される水分量が多いことが望まれる。
図5は、本実施形態の空気清浄装置の制御系を示すブロック図である。なお、以下に説明する実施形態において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。空気清浄装置10の駆動時には、電源回路32を起動することで、所定の電圧がモーター制御部33、光照射部14と、変圧器34に供給される。変圧器34を所定の周波数(例えば、周波数50Hzと60ヘルツ)に設定することで光照射部14の駆動にかかる電圧を切り替えることができる。モーター制御部33を駆動することで、送風部16が駆動し、ケース本体11の流路に沿って、空気が流動し始める。送風部16の駆動開始と同時、または、その駆動開始の前後で光照射部14を駆動して、光の照射を開始し、光触媒フィルタ12で活性酸素を発生させるとともに、送風部16によって流動する空気によって活性酸素を空気清浄装置10の周囲雰囲気に拡散させる。
次に、本実施形態の空気清浄装置に基づいて、下記のように実施例と比較例とを測定する試験を行った。なお、実施例及び比較例で用いる空気清浄装置は、特段説明しない限り、上記で説明した空気清浄装置と同じ構成であるとして、説明を省略或いは簡易化する。
セルロースアセテート(アルドリッチ製、全置換度2.4、数平均分子量3万)のアセトン:水(97:3)溶液(25質量%)を60℃に加温し、直径0.1mmのノズルから、紡速500m/mの速度で空気とともに噴出させ不織布を形成し膜厚85μmの不織布N−1を得た。紡糸筒はヒーターで100℃に加温した。SEMで平均繊維径を測定したところ、8μmであった。
抗原を投与したニワトリが産んだ免疫卵を精製して作製したインフルエンザウイルス抗体(IgY抗体)をリン酸緩衝生理食塩水(PBS)に溶解させ、抗体濃度100ppmになるように調製した。調製した液に上記不織布N−1のサンプルを室温で16〜24時間浸漬させ、繊維表面に抗体を付与させた。得られた試料を25℃,20%RHの環境下で24時間静置し、次に25℃,90%RHの環境下で24時間静置した。この操作を交互に3回ずつ、合計6条件の間で繰返した。
ポリエステル/アクリル系からなる線径20μ、膜厚7mmの不織布に光触媒コーティング剤(TKC−304:テイカ製)を1m2あたり7.5gとなるよう担持させ、100℃で3分乾燥させ光触媒フィルタを作成した。
光触媒および抗体フィルタに枠を作成し、着脱可能に保持するフィルタ保持部が設けられた、実施形態の構成で上記作成の抗体ナノフィルタN−1を空気の流れの最下流に配置し、上流側に光触媒を一対、その間に近紫外線を効率よく放射する冷陰極管を配置した。送風部として最下流に軸流ファンを3機配置した。
抗体フィルタN−1及び光触媒フィルタ1対を配置、抗体フィルタと下流側光触媒フィルタとの間に、角度30°の遮光板(耐UV処理したABS製)2枚を挿入した空気清浄装置を使用した。遮光板の配置は、それぞれの傾斜の向きが反対向きとなるよに配置した(図7参照)。
抗体フィルタN−1及び光触媒フィルタ1対を配置、抗体フィルタと下流側光触媒フィルタとの間に、角度30°の遮光板(耐UV処理したABS製)1枚を挿入した空気清浄装置を使用した。
抗体フィルタN−1及び光触媒フィルタ1対を配置、抗体フィルタと下流側光触媒フィルタとの間に、角度45°の遮光板(耐UV処理したABS製)2枚を挿入した空気清浄装置を使用した。遮光板の配置は、それぞれの傾斜の向きが反対向きとなるよに配置した(図7参照)。
抗体フィルタN−1及び光触媒フィルタ1対を配置、抗体フィルタと下流側光触媒フィルタとの間に、角度45°の遮光板(耐UV処理したABS製)1枚を挿入した空気清浄装置を使用した。
抗体フィルタN−1及び光触媒フィルタ1対を配置、抗体フィルタと下流側光触媒フィルタとの間に、角度50°の遮光板(耐UV処理したABS製)2枚を挿入した空気清浄装置を使用した。遮光板の配置は、それぞれの傾斜の向きが反対向きとなるよに配置した(図7参照)。
抗体フィルタN−1及び光触媒フィルタ1対を配置、抗体フィルタと下流側光触媒フィルタとの間に、角度50°の遮光板(耐UV処理したABS製)1枚を挿入した空気清浄装置を使用した。
抗体フィルタN−1及び光触媒フィルタ1対を配置、抗体フィルタと下流側光触媒フィルタとの間に、角度25°の遮光板(耐UV処理したABS製)2枚を挿入した空気清浄装置を使用した。遮光板の配置は、それぞれの傾斜の向きが反対向きとなるよに配置した(図7参照)。
抗体フィルタN−1及び光触媒フィルタ1対を配置、抗体フィルタと下流側光触媒フィルタとの間に、角度25°の遮光板(耐UV処理したABS製)1枚を挿入した空気清浄装置を使用した。
抗体フィルタN−1及び光触媒フィルタ1対を配置、抗体フィルタと下流側光触媒フィルタとの間に、角度55°の遮光板(耐UV処理したABS製)2枚を挿入した空気清浄装置を使用した。遮光板の配置は、それぞれの傾斜の向きが反対向きとなるよに配置した(図7参照)。
抗体フィルタN−1及び光触媒フィルタ1対を配置、抗体フィルタと下流側光触媒フィルタとの間に、角度55°の遮光板(耐UV処理したABS製)1枚を挿入した空気清浄装置を使用した。
抗体フィルタN−1及び光触媒フィルタ1対を配置した空気清浄装置を使用した。
空気清浄装置の、消臭効果をアンモニア濃度で評価した。試験を行う閉ざされた空間(0.2m3)初期アンモニア(NH3)濃度を10ppmに調節した後、空気清浄装置を駆動し、15分後のアンモニア濃度を検知管にて測定した。
風量は、縦26cm,横7cm,長さ30cmの筒を作成し、吹き出し口につけ、10点の風速(m/s)を測定し、平均値から風量(m3/min)を求めた。
浜松フォトニクス社製のUV−パワーメーター(C9536−01/H9958)により測定した。
同一環境下で、前記条件の空気清浄装置を2週間運転した後、それぞれの抗体フィルタのウイルス不活性化評価を実施した。
供試ウイルス液は精製インフルエンザウイルスをPBSで10倍希釈したものを使用した。前記各サンプルを5cm角に切り、ウイルス噴霧試験装置の中央に取り付け固定した。上流側に設置したネブライザーに供試ウイルス液を入れ、下流側にウイルス回収用装置を取り付けた。エアーコンプレッサーから圧縮空気を送り、ネブライザーの噴霧口から供試ウイルスを噴霧した。マスク下流側には、ゼラチンフィルターを設置し、10L/分の吸引流量で5分間試験装置内空気を吸引し、通過ウイルスミストを捕集した。
試験後、ウイルスを捕集したゼラチンフィルターを回収し、MDCK細胞を用いたTCID50法(50%細胞感染量測定法)により、サンプル通過後のウイルス感染価を求めた。サンプル有り無しでのゼラチンフィルターのウイルス感染価の比較から、各サンプルのウイルスの一過性除去率を算出した。結果を下記表1に示す。
上記実施例3と同様に、抗体フィルタN−1及び光触媒フィルタ1対を配置、抗体フィルタと下流側光触媒フィルタとの間に、角度45°のルーバー(耐UV処理したABS製)2枚を挿入した空気清浄装置を用いた。遮光板の配置は、それぞれの傾斜の向きが反対向きとなるよに配置した(図7参照)。
抗体フィルタN−1及び光触媒フィルタ1対を配置、抗体フィルタと下流側光触媒フィルタとの間に、角度45°のルーバー(耐UV処理したABS製)2枚を挿入、遮光板の上面(UV光が当たる部分)に光触媒層として、TKC304を1g/m2塗布した空気清浄装置を用いた。遮光板の配置は、それぞれの傾斜の向きが反対向きとなるよに配置した(図7参照)。
抗体フィルタN−1及び光触媒フィルタ1対を配置した空気清浄装置を用いた。遮光板を配置したに構成とした。
抗体フィルタN−1及び光触媒フィルタ1対を配置、抗体フィルタと下流側光触媒フィルタとの間に、流路に対して垂直な面を有する邪魔板を挿入した空気清浄装置を用いた。測定の結果を下記表2に示す。
セルロースアセテート(アルドリッチ製、全置換度2.4、数平均分子量3万)のアセトン:水(97:3)溶液(25質量%)を60℃に加温し、直径0.1mmのノズルから、紡速500m/mの速度で空気とともに噴出させ不織布を形成し膜厚4mmの担体不織布N−1を得た。紡糸筒はヒーターで100℃に加温した。SEMで平均繊維径を測定したところ、8μmであった。
塗布液1の調整を説明する。抗原を投与したニワトリが産んだ免疫卵の卵黄液を、噴霧乾燥して乾燥卵黄粉末を得た。次いで、この乾燥卵黄粉末をエタノールで脱脂して脱脂成分を除去した後、減圧下で乾燥し、抗体物質としての脱脂卵黄粉末を得た。この脱脂卵黄粉末を精製してインフルエンザウイルス抗体(IgY抗体)の純度を測定したところ、3質量%であった。次いで、脱脂卵黄粉末を精製水に懸濁させ、抗体濃度100ppmになるように調製した液を塗布液1とした。
塗布液6の調製を説明する。ベヘン酸(炭素数:22)銀懸濁液をベヘン酸銀濃度200ppmになるように調整した液を塗布液6とした。
塗布液1に上記担体不織布N−1を室温で5分浸漬させ、担体表面に抗体を付与した。得られた試料を面圧10MPaのローラーで圧縮し、含水率を測定したところ、500%であった。さらに50℃,30%RHの雰囲気下において含水率1%以下になるまで乾燥させたところ、3時間後に含水率1%に到達した。こうして得られた抗体フィルタF1を比較例8とする。
比較例及び実施例の抗体フィルタF1からF5について、サンプル作製直後に、ウイルス不活性化効率評価を行った。
供試ウイルス液は精製インフルエンザウイルスをPBSで10倍希釈したもの(ウイルス濃度20万プラーク/mL)を使用した。前記各サンプルを5cm角に切り、ウイルス噴霧試験装置の中央に取り付け固定した。上流側に設置したネブライザーに供試ウイルス液を入れ、下流側にウイルス回収用装置を取り付けた。エアーコンプレッサーから圧縮空気を送り、ネブライザーの噴霧口から供試ウイルスを噴霧した。マスク下流側には、ゼラチンフィルターを設置し、10L/分の吸引流量で5分間試験装置内空気を吸引し、通過ウイルスミストを捕集した。
試験後、ウイルスを捕集したゼラチンフィルターを回収し、MDCK細胞を用いたTCID50法(50%細胞感染量測定法)により、サンプル通過後のウイルス感染価を求めた。サンプル有り無しでのゼラチンフィルターのウイルス感染価の比較から、各サンプルのウイルスの一過性除去率を算出した。その結果を表3に示す。
比較例及び実施例の抗体フィルタF1からF5について、サンプル作製直後に、抗菌力試験を行った。試験方法は、JIZ2801:2000に準じた。
試験菌は、標準寒天培地で前培養したStaphylococcus aureus subsp. aureus NBRC 12732(黄色ぶどう球菌)を使用した。かかる培養菌を1/500ニュートリエントブロスにて分散希釈し、試験菌液を調整した。この試験菌液0.4mLを滅菌シャーレに入れた各フィルタに接種して、35℃で24時間培養した。培養後、各試験布から菌をレシチン・ポリソルベート80含有ソイビーン・カゼイン・ダイジェスト・ブロス10mLで洗い流し、各試験布中の菌数を寒天平板培養法により測定した。また、接種直後の菌数も測定したところ、1.8×105個であった。結果を表3に示す。
ポリエステル系からなる線径20μ、膜厚8mm、目付量170g/m2の不織布に光触媒コーティング剤(TKC−304:テイカ製)を1m2あたり20gとなるよう担持させ、120℃で3分乾燥させ光触媒フィルタを作成した。
吸着による短時間での消臭効果を付与するため、目付を減らした低圧損の不織布を使用し、活性炭不織布フィルターを作成した。ポリエステル/ビニロン系からなる線形30〜50μ、膜厚0.5mm、目付量50g/m2の不織布にアクリル樹脂を塗布し活性炭(クラレコールGG) 40g/m2を担持した活性炭フィルタを作成した。光触媒および抗体フィルタに枠を作成し、着脱可能に保持するフィルタ保持部が設けられた、実施形態の構成で上記で作成の抗体ナノフィルタF2を空気の流れの最下流に配置し、上流側に光触媒を一対、その間に近紫外線を効率よく放射する冷陰極管を配置した。活性炭フィルターの設置は、UV光を有効にチタン面に放射すべく冷陰極管に面する光触媒面とは逆の面に重ね合わせて設置した。送風部として最下流に軸流ファンを3機配置した。
空気清浄機の、消臭効果を酢酸濃度で評価した。試験を行う閉ざされた空間(1m3)初期NH3濃度を10ppmに調節した後、空気清浄機を駆動し、15分後のアンモニア濃度を検知管によって測定した。
風量は、縦26cm,横7cm,長さ30cmの筒を作成し、吹き出し口につけ、10点の風速(m/s)を測定し、平均値から風量(m3/min)を求めた。
浜松フォトニクス社製のUV−パワーメーター(C9536−01/H9958)により測定した。
同一環境下で、前記条件の空気清浄機を2週間運転した後、それぞれの抗体フィルタのウイルス不活性化評価を上記同様に実施した。本測定の結果を下記表4に示す。
11 ケース本体
12(12a,12b) 光触媒フィルタ
14 光照射部
15 抗体フィルタ
16 送風部
42,44 遮光部材
52a,54a 遮光板
Claims (7)
- 光触媒を用いて有機物質を分解する空気清浄装置であって、
内部に空気を取り込む吸気部と、外部に空気を送り出すための排気部とを有するケース本体と、
前記吸気部から前記排気部の間に形成された流路に空気を送風する送風部と
光触媒を含む層を有し、前記流路に配置された光触媒フィルタと、
前記光触媒フィルタに光を照射する光照射部と、
担体に抗体を担持してなる有害物質除去材を含み、前記流路に配置された抗体フィルタと、を備え、
前記光照射部と前記抗体フィルタとの間に、前記空気の流れを許容し、且つ、前記空気の流れる方向に見た状態で前記光の通過を遮蔽する遮光部材が設けられ、前記遮光部材が、前記流路に配置される枠体と、前記枠体に形成され、それぞれ同一角度で傾斜させた状態で配列させた複数の遮光板とを有することを特徴とする空気清浄装置。 - 前記抗体フィルタに、抗菌剤と抗カビ剤とのうち少なくとも一方が担持されていることを特徴とする請求項1に記載の空気清浄装置。
- 前記抗菌剤及び前記抗カビ剤が、有機酸銀塩であることを特徴とする請求項1又は2に記載の空気清浄装置。
- 前記有機酸銀塩の炭素数が14から24であり、直鎖であることを特徴とする請求項3に記載の空気清浄装置。
- 前記遮光部材が、複数重ね合わさせて並べられ、隣り合う前記遮光部材の前記遮光板の傾斜の向きが反対となる状態で配置されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の空気清浄装置。
- 前記複数の遮光板がそれぞれ、水平方向に対して30°から50°の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の空気清浄装置。
- 前記流路において前記吸気部の下流側近傍に、更に前記遮光部材を配置することを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載の空気清浄装置。
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