JP3112295U - 両極イオン強化光触媒空気清浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気清浄機としての性能を装置容積寸法を変えずに浄化機能を格段に向上させ、設置場所の条件や選択肢を狭めることなく利用でき、且つスイッチ投入と同時に空気清浄効果が作動し、加えて持続性のある機能が備わっている空気清浄機。
【解決手段】空気清浄機用に利用されている要素部品を精査し、二酸化チタン光触媒、紫外線殺菌蛍光灯そして両極イオン発生器から成る複合空気清浄機を構成している。紫外線殺菌蛍光灯を活用して紫外線量を光触媒に照射するが、インバ−タによって駆動することにより紫外線量を飛躍的に増大させる原理を考案し、細菌やカビなどに対する殺菌作用などの清浄効果を高めている。そして速効性と持続性の条件を確立するために両極イオン発生器と光触媒を利用してそれらの条件を満足する装置を構成している。
【選択図】図１

Description

本考案は空気中の細菌やカビなどの浮遊菌に対する無害化作用や酸化分解作用と紫外線にる脱臭・殺菌効用を活用し、異臭物質を分解・無害化する機能を複数組み合わせて清浄能力を格段に向上させた空気浄化装置に関わる居住空間空気清浄機に関するものである。

居住空間における空気清浄機の機能および形式は種々存在し、技術面からの評価すれば、先ずオゾン発生器、殺菌灯（通称ブラックライト）、活性炭フィルタ−、静電気利用フィルタ−、二酸化チタン光触媒作用そして高電圧イオン発生装置によるものなどがある。

オゾン発生器は空気中の食品腐食菌やカビ菌そして悪臭を発生する浮遊菌にオゾンを供給して、その酸化作用によって除去無害化作用を起こさせる機能を有するものであるが、オゾンが空中に放出されることで人体に害悪があることが指摘され、今日では僅かなオゾンを放出可能な場所だけに利用される。

次に紫外線殺菌蛍光灯（通称ブラックライト）による清浄機があり、該殺菌灯により放射される紫外線量によって、細菌や浮遊菌などを殺菌・分解して空気清浄化作用を行わせるものである。殺菌灯を点灯させるための放電安定器と電気エネルギ−が必要である。紫外線を長時間人体へ照射は皮膚などに障害を与えるので、直接目に当ることのない覆いを装置する必要がある。
また、簡単な空気清浄装置に活性炭や竹木炭を用いた活性炭方式フィルタ−がある。空気清浄機能は木質炭の多孔質部分での浮遊菌吸着作用を利用するもので、構造が簡単であるが吸着された臭気がフィルタ−部分から臭気を発生して長期間の使用で効果が減退するため、交換や清掃などが必要である。空気撹拌のためのエネルギ−が必要である。

上記活性炭によく似た空気清浄機能を有するものに「非実用新案文献１」に示される静電気利用フィルタ−（通称ウルパフィルタ−）がある（シャ−プ空気清浄機Ｗ−ｉｏｎカタログ）。これは浮遊菌などが持っている電荷の性質の違いを利用し、異極同士は互いに吸引し合う作用を利用して、フィルタ−部に固着させて空気清浄効果を発揮させる方式である。活性炭方式と同じくフィルタ−の取り替えなどの作業が必要とされる。同極性電荷同士は互いに反発しあう原理から浮遊菌などの電離的特性によってはフィルタ−に到達し得ず、空気清浄効果が不足する場合がある。

近年二酸化チタン光触媒作用を利用した空気清浄機がある。これは紫外線によって励起されて放射された活性酸素種が空気中の細菌や悪臭物質などに取り付き、二酸化炭素と水に分解し無害化や無臭化を司る機能を利用したものである（実用新案登録第３０８０４６２号）。清浄機能のためには紫外線が不可欠でそのためのエネルギ−が必要で、活性酸素種は照射する紫外線量に比例して増加する特徴がある。二酸化チタンを塗布する照射板の形状により空気清浄機能に格差が現れる。空気清浄機構上から遅効性で常時空気撹拌動作を必要とする。

次に高電圧イオン発生器を用いた空気清浄機がある（実用新案登録第３０８７７２８号）。これは高電圧放電で発生されたプラスとマイナスのイオンが空気中の腐敗菌、細菌や悪臭物質などに取り付き包囲して酸化分解作用を起し、それによって無害化・無臭化が行われ、空気清浄効果を持たせた装置である。高電圧放電のための直流高電圧装置が必要であるが、消費する電力エネルギ−は僅かである。

実用新案文献１

実用新案登録第３０８７７２８号。

実用新案文献２

実用新案登録第３０８０４６２号。

非実用新案文献

株式会社シャ−プ 空気清浄機Ｗ−ｉｏｎカタログ。

従来の空気清浄機の構成は、単機能型と多機能型に分かれていてそれぞれ特徴を有するが、空気清浄性能は多機能機の方が優れている。その理由は単機能のタイプでは分解・無害化効果が及ぶ関係物質が限られ、空気清浄効果が失われ薄められる特性となるためである。しかし、両極イオン発生器、活性炭フィルタ−や静電気集塵タイプを要素とする場合は空気清浄機の装置全体の寸法が大きくなり設置場所の選択肢が狭まる欠点を有する。これは即ち、空気清浄効果を強めようとすれば、それに比例して装置全体の容積増加が避けられないという課題を抱えており、その改善・解決が望まれる。また、速効性と持続性を求める場合には、両極イオン発生器を用いた速効性に優れているものと光触媒のように連続運転によって効果が得られる持続性タイプがある。光触媒の空気清浄能力が紫外線の強さとそれが照射される面積に比例するため、清浄効果を強化する場合には紫外線量の増大と光触媒を塗布する基板の面積増大が必要となるため大型化し、小型で空気清浄機能の強いタイプが望まれている。

上記課題を解決するために本考案では三種類の空気清浄機能要素をもった空気清浄機に対して、第一に光触媒を塗布する基板の表面積増大化の考案、第二に紫外線量増大化殺菌灯の考案そして第三に両極イオン発生装置の活用から成り立っている。

第一の手段である二酸化チタンを塗布する紫外線照射板の表面積増大を達成する方法は次の通りである。従来は平面基板に光触媒材を塗布するが、これに対して紫外線照射板全体を葛折れ状態に凹凸加工を施し、表面積を増大させる。それに紫外線を照射すれば増大された面積に比例して多くの活性酸素種が発生し、空気清浄能力が向上する。

第二の手段である二酸化チタン光触媒に必要な紫外線量の増量を達成する方法は次の通り。紫外線蛍光灯の駆動電源を商用周波数より高い高周波数で励起すれば、周波数にほぼ比例して多くの放電に伴う電子が発生し、紫外線蛍光灯管内の蛍光物質が励起されて、より多くの紫外線量が生成されることの本実用新案である。これにより光触媒の浄化機能の向上を図ることが出来る。また、高能率に紫外線量を放射する装置に紫外線殺菌灯、別名ブラックライトを取り付けてあり、これによる殺菌効果も副次的に併せて実行される構造ともなっている。

本考案の紫外線量発生源の線量増大化効果の確認は次のように実施された。紫外線殺菌蛍光灯の点灯駆動電源方式を通常の商用周波数５０［Ｈｚ］の場合（ＵＥＳＨＩＭＡ Ｓ．Ｓ１００Ｖ１９Ｗ）と高周波インバ−タを電源（日立照明株式会社、ＦＳ５２０Ｅ ＷＨＡＡ型１００Ｖ１７Ｗ）とする方式での発生紫外線量の計測を行って比較した。
１５［Ｗ］の紫外線殺菌蛍光灯（ＮＥＣ １５ＷＦＬ１５ＢＬ−Ｂ）について１０［ｃｍ］離れた位置での計測値が、通常電源方式での３２０［μ Ｗ／ｃｍ^２］に対してインバ−タ電源駆動方式の方が４５０［μ Ｗ／ｃｍ^２］であった。これより紫外線量がインバ−タ方式ではおおよそ１．４倍増加する結果が得られた。これは光触媒部における脱臭・殺菌効果が格段強化されることを示している。

上述するように、本案で提案する複数の空気清浄効果を有する要素から成る該空気清浄機は、従来と同じ小型の容積であっても格段に強力な清浄機能を有し、且つ設置場所の条件や選択肢を狭めることのないものである。

本考案の両極イオン強化光触媒空気清浄機の構成を示す断面図を図１に示す。説明のため空気清浄機の空気の流れを図中に太い矢印で示す。先ず清浄する空気は筐体中に採り入れられ、空気清浄処理は各々の処理区域ゾ−ン＃２および＃３で脱臭・殺菌などの作用が行われたあと、最後に排出ファンによって浄化された空気が筐体から出て行く流れとなっている。

１は空気採り入れ粗フィルタ−で塵埃が装置内に入ることから防護している。２は装置全体を覆う筐体で空気採り入れ口のみから吸気されるように気密化加工されている。３は紫外線殺菌蛍光灯で紫外線の照射を受けた空気中の細菌などは殺菌される。また３は二酸化チタンを塗布する基板４に紫外線を照射する。４は二酸化チタン光触媒を塗布した基板で表面積を拡大するために図のように凹凸の形状とする。５は両極イオン発生器で発生した両性のイオンが付近にある空気中のカビ菌などを分解・除菌する。

６はフィルタ−で、これに脱臭・殺菌された物質が固着するので適宜交換する。７は排気用ファンで装置内部の空気を全て排出する。８と９は紫外線殺菌蛍光灯配線とその高周波インバ−タで、これによって３を駆動し、より多くの紫外線量を得ることが出来る。

閉鎖された部屋に本考案の空気清浄機を天井部に取付けて、臭気に対する清浄効果を時間をおって清浄機出口部で計測し清浄効果を確認した。
これによれば初期臭気値１５８９が６０分後に１３０６、１２０分後に１２０８そして１８０分後には１０９９へと数値が漸次減少している結果を得ている。

本考案による空気清浄機は小型が図られており、取付場所の選択肢が広がり、多くの人が出入りする商業空間、食品調理室、薬剤調剤室や病院の待合室で利用することで、居住空間の強力な殺菌・除菌・消臭などの空気清浄機として利用が可能となっている。

図１は本発明の空気清浄機の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 空気採り入れ部粗フィルタ−
２ 筐体
３ 紫外線殺菌蛍光灯
４ 凹凸形状二酸化チタン光触媒塗布板
５ 両極イオン発生器
６ 排気部金属フィルタ−
７ 排気ファン
８ 配線
９ 高周波インバ−タ

Claims (1)

1. 被処理空気を内部に設けられた後記光触媒部により浄化処理され、さらに後記プラス・イナス両極イオン発生器により浄化処理されて、マイナス・プラス両極イオン発生器により発生したプラスイオン・マイナスイオンにより清浄化空気とされて排出される、被処理空気中の分解対象物を分解するための、反応器内部に設けられた凹凸形状の光触媒塗布板を特徴とする光触媒部と該光触媒部における光触媒機能を励起するための該反応器内部に設けられた高周波インバーター電源駆動方式紫外線殺菌灯を特徴とする光源とを、有する空気清浄機であって、高電圧放電によりプラス・マイナス両極イオン発生手段を有するプラス・マイナス両極イオン発生器を、さらに備えていることを特徴とする空気清浄機。

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