JP2014171572A - 光触媒空気清浄フィルター - Google Patents
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Abstract
【課題】光触媒を用いた空気清浄フィルターの空気浄化能力を改善する。
【解決手段】本発明では、発光源４と、発光源４からの光を透過し拡散する導光板と、表面に光触媒を担持したプリーツフィルター２とを積層する構成とする。該構成により、空気清浄フィルターの圧力損失の改善、空気浄化能力の向上が可能となる。該空気清浄フィルターは、車載用の空気清浄フィルターとして好適に使用することができる。
【選択図】図１
【解決手段】本発明では、発光源４と、発光源４からの光を透過し拡散する導光板と、表面に光触媒を担持したプリーツフィルター２とを積層する構成とする。該構成により、空気清浄フィルターの圧力損失の改善、空気浄化能力の向上が可能となる。該空気清浄フィルターは、車載用の空気清浄フィルターとして好適に使用することができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、光触媒をもちいた空気清浄フィルターに関するものである。
光触媒を用いた空気清浄フィルターはすでに実用化されている。光触媒フィルターは細菌等の有機物及びガス成分の分解が可能であり、殺菌及び消臭に効果がある。特にガス成分の分解浄化は光触媒の大きな特徴である。
同時に、光触媒フィルターは自己浄化作用をもつためフィルターの交換が不要という特徴も備えている。
特許文献１では、セラミック多孔体にて光触媒を担持し、光触媒反応の効率を最大化するための空隙率の最適化の提案がなされている。しかし、フィルターを空気清浄機で使用する場合、特許文献１の形態では空気清浄機の圧力損失を低減し、大流量を確保するためにはフィルターの体積を大きくすることが必要で空気清浄機が大型化するという問題があった。空気清浄機の浄化能力を確保し小型化を実現するためには、圧力損失をさらに小さくする必要があった。特許文献２及び特許文献３は、この課題を解決する手段として平行平板に光触媒を塗付したものをある一定の空隙で積層し圧力損失を小さくする提案がなされている。しかし、これらの提案では、圧力損失は低減できるが空気との接触効率が高く出来ないという問題があり、この対策のため特許文献２では化学吸着、特許文献３では静電吸着を併用することで接触効率の向上が提案されている。
これらの提案では、圧力損失を小さくするためフィルターの構成を平行平板としており、空気の圧力損失の低減を達成している。しかしながら、化学吸着や静電吸着の効率を上げる場合、流速が遅い状態では粒子のブラウン運動等を伴い効率を向上することができるが、流速が早ければ、この効果は十分に発揮することができない。また、平行平板フィルターの一般的な例では、流速１０m/s、平行間隔 １mm とすれば、レイノルズ数が１０００程度となり流れは層流であり、フィルター表面の流速は０となる。このメカニズムが平行平板フィルターの光触媒と空気の接触効率を低下させる最大の要因と考えられる。すなわち、空気の大部分が光触媒と接触することなしでフィルターを通過することになる。また、光触媒反応のもうひとつの重要な要素である光照射効率に関しても光源からの光が平行平板で遮光されるため光触媒に効率良く光は照射できない。すなわち、平行平板を積層して光触媒フィルターを構成して用いる場合、圧力損失は低減出来るものの空気との接触効率及び光の照射効率は改良が必要である。
本発明では、発光源と、発光源からの光を透過し拡散する導光板と、表面に光触媒を担持したプリーツフィルターを積層する構成とした。
本発明では、発光源と、発光源からの光を透過し拡散する導光板と、表面に光触媒を担持したプリーツフィルターを積層する構成としたことにより、空気清浄フィルターの圧力損失の改善が可能になる。
本発明では、発光源と、発光源からの光を透過し拡散する導光板と、表面に光触媒を担持したプリーツフィルターを積層する構成としたことにより、空気清浄フィルターの空気浄化能力の向上が可能になる。
本発明では、発光源と、発光源からの光を透過し拡散する導光板と、表面に光触媒を担持したプリーツフィルターを積層する構成としたことにより、空気清浄フィルターの小型化が可能になる。
以下本発明の、発光源と、発光源からの光を透過し拡散する導光板と、表面に光触媒を担持したプリーツフィルターを積層した光触媒空気清浄フィルターの実施例に関して説明する。
図1において、浄化される空気はプレフィルター１から吸入され、発光源４と、発光源４からの光を透過する図２に示された導光板６との間と、隣り合う導光板６との間に構成された表面に光触媒を担持したプリーツフィルター８を積層した光触媒空気清浄フィルター２を通過し、ファン３により外部に放出される。発光源４から出射された光は導光板６に入光し、さらにプリーツフィルター８の構成された空間へと出光しプリーツフィルター８に光を照射する。
プレフィルター１にはHEPA等のフィルターを使用し数ミクロン以上の固体及び液状の物質を吸着する。プレフィルター１で吸着できないガス状物質は光触媒空気清浄フィルター２の空間内に侵入する。
光触媒空気清浄フィルター２には、プリーツフィルター８が組込まれており、図１に示すように、空気はプリーツフィルター８の内側から外側に流出する。このとき、プリーツフィルター８の圧力損失は小さくすることができる（本実施例では１０Pa以下）。また、プリーツフィルター８は表面積が大きいため、空気の流量を大きくすることもできるという特徴をもっている。プリーツフィルター８としては、紙製、金属製およびプラスチック等のメッシュを構成できるものであれば特に材質に限定されるものではない。
プリーツフィルター８に担持される光触媒も特に限定されるものではないが、酸化チタンにNおよびCをドーピングし、鉄酸化物および銅塩化物等を装飾した可視光応答型光 触媒を使用することがより高い光触媒反応効率を獲得するうえで好適である。
プリーツフィルター８に担持される光触媒も特に限定されるものではないが、酸化チタンにNおよびCをドーピングし、鉄酸化物および銅塩化物等を装飾した可視光応答型光 触媒を使用することがより高い光触媒反応効率を獲得するうえで好適である。
一方、図２に示すようにLED４から出射された光は、反射板５で反射され導光板６に入光する。導光板６に入光した光は、反射ドット９により乱反射され、プリーツフィルター８に入光する。プリーツフィルター８に入光した光は、プリーツフィルター８の表面に担持されている光触媒に照射され吸収される。反射ドットの形状は、球状・クサビ形状等特に限定されるものではなく、乱反射の効率が良い形状を使用することができる。
図４は今回の実施例の反射ドットの概略図を示すもので、ドット形状は半円球（半径SR）の一部を導光板６でカットした形状であり、このカット深さとピッチPを適宜調整することにより光の出光率を調整することができる。
図４は今回の実施例の反射ドットの概略図を示すもので、ドット形状は半円球（半径SR）の一部を導光板６でカットした形状であり、このカット深さとピッチPを適宜調整することにより光の出光率を調整することができる。
光触媒に照射されなかった光は、乱反射し上部の導光板６に入光する。上部の導光板 ６に入光した光は、導光板の上面より出光し、次のプリーツフィルター８に入光する。
このように、最終段のプリーツフィルター８まで出光および入光を繰返す。
このように、最終段のプリーツフィルター８まで出光および入光を繰返す。
最終段には、反射板７が設置されておりここまで到達した光は反射してプリーツフィルター８に入光する。
以上のように本実施例は、導光板６とプリーツフィルター８が積層された構造をしており、LED４から出射された光は損失を小さくでき、光触媒に対する照射効率を向上することができる。
本発明は以上のような構成により光触媒反応を効率良く現出することができ、光触媒空気清浄フィルターの空気浄化能力を向上することを可能にした。
＜実験データ＞
＜実験データ＞
図３は本発明の実験データを表した図である。
図中BLANKはフィルターなし、比較例は並行平板、および実施例は本発明の実施例のデータである。尚データ採取は、ガスクロマトグラフィー分析により行った。比較例（並行平板）及び実施例の風量、光照射量の実験条件は同一であり、フィルター面積もほぼ当量に設定されている。
比較例（並行平板）の実験結果は光触媒反応の効果がほとんど確認できなかったが、本実
施例では稼働時間の経過とともに光触媒反応の明らかな効果を確認することが出来た。
これにより本発明の有効性が判断可能である。
＜実施例データ＞
実験容器体積：1m3
実験ガス：メチルメルカプタン
光触媒：酸化チタン（（株）ティオテクノ社製ティオスカイコートA）
光源：紫外線LED 60個（波長375μm）、光出力２５mw/個（ナイトライドセミコン
ダクター社製NS３７５L-ERLMランク１３）
光触媒フィルター表面積：１９２０cm2
導光板：５mm×１００mm×１００mm（３枚）
導光板間隔：１９mm
風量：０.６m3/分
ファン：山洋電気（株）：１０９BF１２M０２
圧力損失：１０Pa以下
反射ドット：SR 0.2 mm、ピッチP 0.3 mm、カット深さd 0.05 mm
＜比較例データ（平行平板）＞
実験容器体積：1m3
実験ガス：メチルメルカプタン
光触媒：酸化チタン（（株）ティオテクノ社製ティオスカイコートA）
光源：紫外線LED 60個（波長375μm）、光出力２５mw/個（ナイトライドセミコン
ダクター社製NS３７５L-ERLMランク１３）
導光板：３mm×１００mm×１００mm（１０枚）
フィルター面積：２０００cm2
導光板間隔：２mm
ファン：山洋電気（株）：１０９BF１２M０２
圧力損失：１０Pa以下
図中BLANKはフィルターなし、比較例は並行平板、および実施例は本発明の実施例のデータである。尚データ採取は、ガスクロマトグラフィー分析により行った。比較例（並行平板）及び実施例の風量、光照射量の実験条件は同一であり、フィルター面積もほぼ当量に設定されている。
比較例（並行平板）の実験結果は光触媒反応の効果がほとんど確認できなかったが、本実
施例では稼働時間の経過とともに光触媒反応の明らかな効果を確認することが出来た。
これにより本発明の有効性が判断可能である。
＜実施例データ＞
実験容器体積：1m3
実験ガス：メチルメルカプタン
光触媒：酸化チタン（（株）ティオテクノ社製ティオスカイコートA）
光源：紫外線LED 60個（波長375μm）、光出力２５mw/個（ナイトライドセミコン
ダクター社製NS３７５L-ERLMランク１３）
光触媒フィルター表面積：１９２０cm2
導光板：５mm×１００mm×１００mm（３枚）
導光板間隔：１９mm
風量：０.６m3/分
ファン：山洋電気（株）：１０９BF１２M０２
圧力損失：１０Pa以下
反射ドット：SR 0.2 mm、ピッチP 0.3 mm、カット深さd 0.05 mm
＜比較例データ（平行平板）＞
実験容器体積：1m3
実験ガス：メチルメルカプタン
光触媒：酸化チタン（（株）ティオテクノ社製ティオスカイコートA）
光源：紫外線LED 60個（波長375μm）、光出力２５mw/個（ナイトライドセミコン
ダクター社製NS３７５L-ERLMランク１３）
導光板：３mm×１００mm×１００mm（１０枚）
フィルター面積：２０００cm2
導光板間隔：２mm
ファン：山洋電気（株）：１０９BF１２M０２
圧力損失：１０Pa以下
本発明の、発光源と、発光源からの光を透過し拡散する導光板と、表面に光触媒を担持したプリーツフィルターを積層した光触媒空気清浄フィルターは、病院及び介護施設等の医療現場での利用が期待されるほか車載用及び飲食店での空気清浄機に使用が可能になる。また従来困難であったエアコンのフィルターとして搭載する事も可能となる。さらに大型のシステム、家畜飼育現場での消臭及び殺菌を目的とした空気清浄機にも利用可能である。
１ プレフィルター
２ 光触媒空気清浄フィルタ
３ ファン
４ 発光源：紫外線LED
５ 反射板
６ 導光板
７ 反射板
８ プリーツフィルター
９ 反射ドット
２ 光触媒空気清浄フィルタ
３ ファン
４ 発光源：紫外線LED
５ 反射板
６ 導光板
７ 反射板
８ プリーツフィルター
９ 反射ドット
Claims (4)
- 発光源と、発光源からの光を透過し拡散する導光板と、表面に光触媒を担持したプリーツフィルターを積層した光触媒空気清浄フィルター。
- 前記導光板表裏には、反射ドットを形成したことを特徴とする請求項１記載の光触媒空気清浄フィルター。
- 請求項１の光触媒空気清浄フィルターを使用した空気清浄装置。
- 請求項１の光触媒空気清浄フィルターを使用した車載用空気清浄フィルター。
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|---|---|---|---|
| JP2013045101A JP6174340B2 (ja) | 2013-03-07 | 2013-03-07 | 光触媒空気清浄フィルター |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013045101A JP6174340B2 (ja) | 2013-03-07 | 2013-03-07 | 光触媒空気清浄フィルター |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020130341A1 (ko) * | 2018-12-20 | 2020-06-25 | 주식회사 엘지화학 | 통기성 도광판 및 이를 포함하는 공기 청정 필터 |
| WO2021187176A1 (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-23 | 株式会社デンソー | 空気浄化装置 |
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| JP2006280428A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Koha Co Ltd | 除菌脱臭フィルタおよび除菌脱臭装置 |
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- 2013-03-07 JP JP2013045101A patent/JP6174340B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP6174340B2 (ja) | 2017-08-02 |
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