JP2022135836A - 気体浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光触媒による浄化効率を向上させることができるとともに、紫外線による浄化効率をも向上させることが可能な気体浄化装置を提供する。【解決手段】 一端に気体の流入口が形成され他端に気体の流出口２５が形成された筒状体と、この筒状体の内部に配設された紫外線ランプ３０と、流入口から流出口に向かう気体の流れを形成するためのファン１９と、気体の流入口から流出口２５至る気体の経路と交差する方向に向けて、複数個互い違いに配設され、流入口から流出口２５に向かう気体の流れが蛇行するように気体を偏向する偏向板５０と、偏向板における流入口側の面に形成された光触媒層と、を備える。【選択図】図３

Description

この発明は、空気等の気体を浄化する気体浄化装置に関する。

このような気体浄化装置として、抗菌作用を有する紫外線を紫外線ランプから直接気体に照射するものが知られている。また、抗菌作用や消臭作用を有する光触媒を使用するものが知られている。さらに、光触媒の作用をより有効とするため、光触媒と紫外線ランプとを併用するものも使用されている。

特許文献１には、浄化対象となる気体の流れを形成する流路と、珪酸化物と二酸化チタンとを混合して成る光触媒で表面がコーティングされた金属板であって気体の流れが光触媒に沿って形成されるように、板厚方向が気体の進行方向に対して垂直となるように配置される金属板と、光触媒にＵＶ－Ｃ帯の紫外線を照射するランプと、ランプおよび金属板を収納する筒状の筐体と、を備えた浄化装置が開示されている。

特開２０１９－１７５１９号公報

この特許文献１に記載の浄化装置は、光触媒の表面に沿って気体の流れを形成する構成であることから、光触媒による浄化効率を十分に向上させることができないという課題がある。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、光触媒による浄化効率を向上させることができるとともに、紫外線による浄化効率をも向上させることが可能な気体浄化装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、一端に気体の流入口が形成され、他端に気体の流出口が形成された筒状体と、前記筒状体の内部に配設された紫外線ランプと、前記流入口から前記流出口に向かう気体の流れを形成するためのファンと、気体の流入口から流出口至る気体の経路と交差する方向に向けて、複数個互い違いに配設され、前記流入口から前記流出口に向かう気体の流れが蛇行するように気体を偏向する偏向板と、前記偏向板における前記流入口側の面に形成された光触媒層と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記偏向板が真鍮から構成される。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記筒状体の内周面が真鍮から構成される。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記偏向板は、前記紫外線ランプが貫通する開口部がその中央付近に形成される。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記紫外線ランプは断面形状が円径であり、前記偏向板に形成された開口部は、その内径が前記紫外線ランプの外径より大きな円形の形状を有するとともに、前記開口部の内径と前記紫外線ランプの外径との差は、０．５ミリメートル以上４ミリメートル以下である。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発明において、前記紫外線ランプは、ガラス管の端部に配設された口金ピンに対して電極ブラケットから電力を供給される構成を有し、前記電極ブラケットは、前記筒状体の端部を覆う蓋体の前記筒状体側の表面に配設される。

請求項１に記載の発明によれば、互い違いに配設された複数の偏向板の作用により気体を蛇行させることで、気体と光触媒と衝突させることができ、光触媒による浄化効率を向上させることが可能となる。また、気体を蛇行させることで、気体をより長い時間光触媒と接触させることができ、光触媒による浄化効率を向上させることが可能となる。さらには、気体を蛇行させることにより、気体に対してより長い時間紫外線が照射され、紫外線による浄化効率を向上されることが可能となる。

請求項２および請求項３に記載の発明によれば、抗菌作用を有する真鍮の作用により、気体の浄化を促進することが可能となる。また、真鍮の表面で紫外線が反射することにより、紫外線による浄化効率を向上されることが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、紫外線ランプから照射される紫外線を効率的に光触媒に照射させることにより、紫外線による浄化効率を向上されることが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、紫外線ランプと偏向板との隙間を小さなものとすることができ、気体のほぼ全量を効果的に蛇行させることが可能となる。また、紫外線ランプを筒状体や偏向板を含む気体の案内機構から容易に取り外すことができ、光触媒等を容易に洗浄することが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、筒状体の端部を覆う蓋体を取り外すことにより、紫外線ランプの口金ピンが電極ブラケットから離脱して紫外線ランプへの給電が停止される。これにより、特別な回路等を使用することなく、紫外線ランプが点灯した状態で蓋体が取り外されることを防止することができ、使用者に誤って紫外線が照射されることを効果的に防止することが可能となる。

この発明の実施形態に係る気体浄化装置の斜視図である。 この発明の実施形態に係る気体浄化装置のケーシング１１等を取り外して見た斜視図である。 この発明の実施形態に係る気体浄化装置の内部構造を示す斜視図である。 この発明の実施形態に係る気体浄化装置の内部構造を示す斜視図である。 この発明の実施形態に係る気体浄化装置における気体の案内機構２０等の縦断面図である。 偏向板５０の上面を示す斜視図である。 偏向板５０の下面を示す斜視図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の実施形態に係る気体浄化装置の斜視図である。また、図２は、この発明の実施形態に係る気体浄化装置のケーシング１１等を取り外して見た斜視図である。

この発明に係る気体浄化装置は、光触媒と紫外線の作用により細菌やウイルスを抑制して空気を浄化するためのものである。この気体浄化装置は、ケーシング１１（図１参照）と、このケーシング１１内に配設された内部カバー１６とおよびファン１９（図２参照）とを備える。内部カバー１６は、後述する気体の案内機構２０を囲む構成を有する。

ファン１９は、内部カバー１６内に外気を導入するためのものである。ケーシング１１におけるファン１９に対向する位置には、開口部が形成されており、この開口部の全面には、ケーシング１１に対してスペーサを介して離隔する位置に配置された板体１５が配設されている。ファン１９の作用により、外気はケーシング１１と板対１５との間に形成された隙間から内部カバー１６内に侵入する。

ケーシング１１の上方には、複数の排気口１０が形成された排気部１３と、この排気部１３の上方にネジ１８により着脱自在に配設された蓋体１２とが配設されている。また、ケーシング１１の上方には、操作部を覆うカバー１４が配設されている。

図３および図４は、この発明の実施形態に係る気体浄化装置の内部構造を示す斜視図である。また、図５は、この発明の実施形態に係る気体浄化装置における気体の案内機構２０等の縦断面図である。なお、図３と図４とは、気体浄化装置の内部を互いに逆側から見た斜視図となっている。また、図４および図５においては、気体の案内機構２０における筒状体を構成する４枚の側板のうち、３枚の側板２１、２２、２３のみを示し、他の一枚の側板（図示されていないが、以下、この側板を説明の便宜上、側板２４として説明する）を取り外した状態を示している。

図２に示す内部カバー１６の内側には、４枚の側板２１、２２、２３、２４から構成される平面視において矩形状の筒状体が配設されている。筒状体を構成する４枚の側板２１、２２、２３、２４の上方には、各々、矩形状の空気の流出口２５が形成されている。また、側板２２の下方には、ファン１９から空気が送られる空気の流入口２９が形成されている。この空気の流入口２９の一端には、板状体２６が付設されている。この板状体２６は、後述する紫外線ランプ３０からの紫外線がファン１９を構成する樹脂（プラスチック）領域に照射されることにより，この樹脂領域が劣化することを防止するためのものである。

４枚の側板２１、２２、２３、２４から構成される筒状体の上方には、上板２８が配設されており、この上板２８のさらに上方には、取っ手２７が付設されている。４枚の側板２１、２２、２３、２４から構成される矩形状の筒状体の下方には、これらの４枚の側板２１、２２、２３、２４を基台１７上で支持するための支持部材４１が配設されている。この支持部材４１と４枚の側板２１、２２、２３、２４との間には、透光性樹脂であるアクリル板４２が配設されている。

なお、４枚の側板２１、２２、２３、２４は、銅と亜鉛との合金である真鍮から構成されている。このため、４枚の側板２１、２２、２３、２４から構成される筒状体の内周面は真鍮となっている。また、上蓋２８も真鍮から構成されている。

４枚の側板２１、２２、２３、２４のうち側板２１および側板２２には、各々４枚（合計８枚）の偏向板５０が、図示しないネジ等により固定されている。これらの偏向板５０は、上述した空気の流入口２９から流出口２５に至る空気の経路と交差する方向に向けて、互い違いに配設されている。これらの偏向板５０により、空気が偏向され、空気の流入口２９から流出口２５に向かう空気の流れが蛇行する。これらの偏向板５０の中央付近には、円形の開口部５４（図６および図７参照）が穿設されている。なお、偏向板５０の枚数は，８枚に限定されるものではない。偏向板５０の枚数を増加させることにより、空気の偏向作用をより向上させることが可能となる。

４枚の側板２１、２２、２３、２４から構成される筒状体の中央部には、紫外線ランプ３０が配設されている。この紫外線ランプ３０は、ＵＶ－Ｃ（短波）と呼ばれる１００ｎｍ（ナノメートル）から２８０ｎｍの紫外線を照射するランプである。この波長領域の紫外線は、高い殺菌作用および清浄作用を有する。

この紫外線ランプ３０は、発光領域であるガラス管領域の両端に口金３１を備え、この口金３１には電力供給用の口金ピン３２が設けられている。なお、図５においては、紫外線ランプ３０の下端の口金３１に設けられた口金ピン３２のみを図示し、上端の口金３１に設けられた口金ピンは電極ブラケット３９内に収納されていることから、その図示を省略している。

図５に示すように、蓋体１２の下面には、紫外線ランプ３０の上端側の口金３１に設けられた口金ピンと係合する電極ブラケット３９が配設されている。また、基台１７の上面には、紫外線ランプ３０の下端側の口金３１にも受けられた口金ピンと係合する電極ブラケット３８が配設されている。

また、基台１７には、光センサを備えたセンサ基板４３が配設されている。このセンサ基板４３における光センサは、紫外線ランプ３０から照射される紫外線を、透光性を有するアクリル板４２および支持部材４１に形成された開口部を介して受光する。このセンサ基板４３の作用により、紫外線ランプ３０の点灯状態を監視することが可能となる。

図６は、偏向板５０の上面を示す斜視図である。また、図７は、偏向板５０の下面を示す斜視図である。

これらの偏向板５０は、真鍮から構成されている。このため、図６において符号Ａで示す偏向板５０の上面、すなわち、偏向板５０における流出口２５側の面は、真鍮となっている。一方、図７において符号Ｂで示す偏向板５０の下面、すなわち、偏向板５０における流入口２９側の面には、光触媒層が形成されている。

この光触媒層は、例えば、珪酸化物と二酸化チタンとの混合物である。このときの珪酸化物と二酸化チタンの重量比は、例えば、２：３である。この重量比は、例えば、１：１から１：５程度とすることができる。この光触媒層は、真鍮からなる偏向板５０の形成後、図７において符号Ｂで示す面に対して光触媒を塗布することにより形成される。偏向板５０の片面にだけ光触媒層を形成することにより、偏向板５０における光触媒層が形成されていない真鍮領域で紫外線が反射され、この紫外線がさらに光触媒層に照射される。これにより、低コストでありながら、光触媒層による浄化効果をより向上させることが可能となる。

この偏向板５０は、図６および図７に示すように、側板２１、２２への装着に使用される装着面５３と、この装着面５３に対して４５度の角度で屈曲した屈曲面５２と、この屈曲面５２に対して４５度の角度（装着面５３に対しては９０度の角度）で屈曲した主面５１とから構成されている。空気の流入口２９から流出口２５に流れる空気は、屈曲面５２と主面５１とに形成された光触媒層に衝突し、屈曲面５２と主面５１とにより偏向される。このとき、空気の流入口２９から流出口２５に至る経路に対して交差する方向に向けて配設された屈曲面５２および主面５１の作用により空気を偏向させることから、空気に乱流が生じ、これにより光触媒層による空気の浄化作用を向上させることができる。

また、この偏向板５０は、装着面５３に対して屈曲面５２と主面５１とを屈曲させて構成することから、Ｒ加工をする場合に比べ、その製造コストを低下させることができ、カツ、その強度を向上させることが可能となる。

この偏向板５０における主面の中央付近には、紫外線ランプ３０を貫通させるための円形の開口部５４が形成されている。紫外線ランプ３０は断面形状が円径であり、偏向板５０の主面５１に形成された開口部５４は、その内径が紫外線ランプ３０の外径より大きな円形の形状を有するとともに、開口部５４の内径と紫外線ランプ３０の外径との差は、０．５ミリメートル以上４ミリメートル以下となっている。このように、紫外線ランプ３０の外周面と開口部５４の内周面との間に距離を設けることにより、４枚の側板２１、２２、２３、２４および８枚の偏向板５０等から構成される気体の案内機構２０を紫外線ランプ３０から容易に取り外すことが可能となる。

なお、開口部５４の内径と紫外線ランプ３０の外径との差が０．５ミリメートルより小さい場合には、複数の偏向板５０間において開口部５４の位置決めが困難となる。また、開口部５４の内径と紫外線ランプ３０の外径との差が４ミリメートルより大きい場合には、これらの間の隙間を通過する空気の流量が増加することにより空気を蛇行させる性能が低下することになる。

次に、以上のような構成を有する気体浄化装置を使用して空気を浄化する動作について説明する。

空気の浄化を実行するときには、図１に示すカバー１４を開放して操作部を操作することにより、必要な設定を行った上で、ファン１９を駆動させる。これにより、図１に示すケーシング１１と板対１５との間に形成された隙間から図２に示す内部カバー１６内に外気が侵入する。この外気は、側板２２の下方に形成された空気の流入口２９から４枚の側板２１、２２、２３、２４から構成される筒状体内に侵入し、８枚の偏向板５０の作用により蛇行しながら上昇する。そして、この空気は、気体の案内機構２０内において浄化された後、４枚の側板２１、２２、２３、２４の上方に形成された空気の流出口２５および排気部１３に形成された排気部１０から外部に排出される。

すなわち、気体の案内機構２０内においては、そこを通過する空気が紫外線ランプ３０から照射されるＵＶ－Ｃ帯の紫外線の作用により浄化される。このとき、紫外線ランプ３０の周囲に配設された偏向板５０の上面、４枚の側板２１、２２、２３、２４および上板２８は真鍮で構成されていることから、空気がこれらの真鍮と接触することにより真鍮の抗菌作用で浄化される。また、紫外線ランプ３０から照射された紫外線が紫外線ランプ３０の周囲に配置された偏向板５０の上面や４枚の側板における真鍮の表面で反射することから、紫外線による浄化作用をさらに向上させることができる。これらの作用は、空気が気体の案内機構２０内において蛇行することでより効果的となる。

また、空気が気体の案内機構２０内内を蛇行して上昇することによりこの空気が、偏向板５０の下面に形成された光触媒層と接触して浄化される。このとき、空気が気体の案内機構２０内を蛇行して上昇することで、空気と光触媒層の接触時間が長くなり、また、蛇行することにより乱流となった空気が光触媒層と衝突することにより、光触媒層による空気の浄化作用を向上させることが可能となる。また、偏向板５０における主面５１が装着面５３に対しては９０度の角度で屈曲していることから、空気を光触媒層に対して直角に衝突させることができ、光触媒による空気の浄化作用をさらに向上させることが可能となる。

なお、空気の浄化中においては、センサ基板４３における光センサが、紫外線ランプ３０から照射された光をアクリル板４２および支持部材４１に形成された開口部を介して受光する。このため、このセンサ基板４３の作用により紫外線ランプ３０の点灯状態を監視することができ、紫外線ランプ３０に点灯不良が生じたときには、これを検知することが可能となる。

空気の浄化を一定時間継続して実行した場合においては、偏向板５０の下面に形成された光触媒層を洗浄する必要がある。この場合においては、オペレータが図１に示す排気部１３の上方のネジ１８を操作して、蓋体１２を取り外す。そして、オペレータが上板２８に付設された取っ手２７を持ち、４枚の側板２１、２２、２３、２４および８枚の偏向板５０等から構成される気体の案内機構２０を上方に取り出す。このときには、偏向板５０と紫外線ランプ３０とは、わずかな隙間を介して離間していることから、気体の案内機構２０を容易に取り外すことが可能となる。

そして、この空気の案内機構２０をお湯等の洗浄液中に浸漬することにより、光触媒層に付着した不純物や汚れを洗い流すことができる。このときには、偏向板５０に形成された孔部５４や上板２８に形成された孔部から洗浄液を容易に案内機構２０内に浸入させることができ、また、洗浄液を容易に案内機構２０から排出させることが可能となる。

なお、蓋体１２が取り外されたときには、蓋体１２の下面に配設された電極ブラケット３９が紫外線ランプ３０の上端側の口金３１に設けられた口金ピンから離脱する。このため、紫外線ランプ３０を予め消灯させることを忘れていた場合においても、蓋体１２が取り外されることにより紫外線ランプ３０への電力の供給が停止され、紫外線ランプ５０は消灯する。これにより、オペレータに誤って紫外線が照射されることを確実に防止することが可能となる。

１２ 蓋体
１９ ファン
２１ 側板
２２ 側板
２３ 側板
２５ 空気の流出口
２９ 空気の流入口
３０ 紫外線ランプ
５０ 偏向板
５４ 開口部

Claims (6)

1. 一端に気体の流入口が形成され、他端に気体の流出口が形成された筒状体と、
   前記筒状体の内部に配設された紫外線ランプと、
   前記流入口から前記流出口に向かう気体の流れを形成するためのファンと、
   気体の流入口から流出口至る気体の経路と交差する方向に向けて、複数個互い違いに配設され、前記流入口から前記流出口に向かう気体の流れが蛇行するように気体を偏向する偏向板と、
   前記偏向板における前記流入口側の面に形成された光触媒層と、
   を備えることを特徴とする気体浄化装置。
2. 請求項１に記載の気体浄化装置において、
   前記偏向板が真鍮から構成される気体浄化装置。
3. 請求項２に記載の気体浄化装置において、
   前記筒状体の内周面が真鍮から構成される気体浄化装置。
4. 請求項１に記載の気体浄化装置において、
   前記偏向板は、前記紫外線ランプが貫通する開口部がその中央付近に形成される気体浄化装置。
5. 請求項４に記載の気体浄化装置において、
   前記紫外線ランプは断面形状が円径であり、
   前記偏向板に形成された開口部は、その内径が前記紫外線ランプの外径より大きな円形の形状を有するとともに、
   前記開口部の内径と前記紫外線ランプの外径との差は、０．５ミリメートル以上４ミリメートル以下である気体浄化装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の気体浄化装置において、
   前記紫外線ランプは、ガラス管の端部に配設された口金ピンに対して電極ブラケットから電力を供給される構成を有し、
   前記電極ブラケットは、前記筒状体の端部を覆う蓋体の前記筒状体側の表面に配設される気体浄化装置。

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