JP3717033B2 - Air cleaning apparatus and air cleaning method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コロナ放電によりイオン・オゾン風を発生させ空気を清浄化する空気清浄化装置及び空気清浄化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電極間に高電圧を印加してコロナ放電させることによりイオン・オゾン風を発生させるオゾン発生器が提案されている(実公平8−9137号公報)。このオゾン発生器では、筒状電極と針状電極とを用いて、筒状電極の一方の開口部の外側に一定の間隔を持って略中心に針状電極を配置し、高電圧を印加することによりイオン・オゾンを発生させると共に筒状電極の他方の開口部から外方に向かって流出するイオン・オゾンを含む風を発生させている。このように上記オゾン発生器では、オゾン風を発生させるので、電動ファンを省くことができ、省エネを図ることができる。さらに、このオゾン発生器は、微細なチリやホコリを電極にて集塵するものでもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のオゾン発生器には、実際に種々の問題を有している。例えば上記従来のオゾン発生器で発生するオゾン風は僅かであり、十分な風を発生させることは難しい。また、オゾンの量が多いのは環境上であまり好ましいことではなく、発生したオゾンの量を低減させることができない。しかも、十分な脱臭効果が得られず、オゾン臭や室内の強い臭いを消すために、香料を用いなければならない。さらに、微細なチリやホコリを電極にて集塵するため、電極の掃除が必要となるが、電極には高電圧を印加しているため、取り扱いに十分な注意が必要となる。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、オゾンの発生を制御し、脱臭、殺菌、除菌、防カビを行い、オゾン障害の軽減を図るものである。
【0005】
そのために本発明は、空気を清浄化する空気清浄化装置及び方法において、底部に開口を有するラッパ状体と前記底部の開口に接続する円筒状体とからなると共に表面に二酸化チタン又は/及び酸化亜鉛を蒸着した風洞部と、前記風洞部のラッパ状体の前方軸近傍に配置した針状電極と、前記風洞部に形成した環状電極と、少なくとも前記針状電極と前記環状電極の近傍に配置した二酸化チタン又は/及び酸化亜鉛を蒸着したプレートとを備え、前記針状電極と前記環状電極との間に高電圧印加部により高電圧を印加してコロナ放電させ空気を清浄化することを特徴とするものである。
【0006】
また、前記風洞部は、ラッパ状体全体又はその一部を前記環状電極とし、前記針状電極は、前記風洞部の軸上又はその近傍に複数本配置し、前記ラッパ状体と反対側の前記円筒状体開口に絶縁筒を介して二酸化チタン又は/及び酸化亜鉛を蒸着した棒を配置したことを特徴とし、ハウジングに前記針状電極、環状電極、風洞部、二酸化チタン又は/及び酸化亜鉛を蒸着したプレートを収容し、該ハウジングの前記針状電極側を吸気部、前記風洞部の円筒状体側を排気部として前記吸気部近傍に二酸化チタン又は/及び酸化亜鉛を蒸着したプレートを取り付け、前記ハウジングは、空調ダクトの一部であり、内壁面に銅、ニッケル、リンのアモルファス金属と酸化アルミセラミックのパウダーを塗布したことを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明に係る空気清浄化装置の実施の形態を示す図、図2は空気清浄化装置本体の電極部を示す図、図3は空気清浄化装置を排気部側から見た外観図である。図中、1はハウジング、2、8は二酸化チタン蒸着プレート、3は針状電極、4はラッパ状体、5は円筒状体、6は絶縁筒、7は二酸化チタン蒸着棒、11は取り付けベース、12、13は支持部材、14は排気部、15、16は吸気部を示す。
【0008】
図1において、ハウジング1は、例えば鋼板やプラスチックその他の合成樹脂などを用いた収容ケースであり、底面を壁面や天井面の取り付け面とし、あるいは机上等に載置する面とし、一方側の横部に排気部14を、上面の他方側に吸気部15或いは16、排気部14と反対側に吸気部(図示省略)を有している。そして、吸気部15、16の近傍に二酸化チタン蒸着プレート2を取り付けている。ハウジング1の内部には、取り付けベース11を有し、その取り付けベース11の上に空気清浄化装置本体を取り付けると共に、二酸化チタン蒸着プレート8を取り付けている。
【0009】
支持部材12は、取り付けベース11の上に針状電極3を支持し、支持部材13は、取り付けベース11の上にラッパ状体4、円筒状体5、例えばテフロン製の絶縁筒6からなる風洞部を支持するものであり、針状電極3を吸気部15、16の方に、絶縁筒6を排気部14の方に対向させている。
【0010】
空気清浄化装置本体は、図2に示すように1乃至複数本の針状電極3及びこの針状電極3に対向して環状電極を形成するラッパ状体4からなる電極部を有し、さらに、ラッパ状体4の底部開口に円筒状体5、絶縁筒6を接続し、絶縁筒6の開口部に二酸化チタン蒸着棒7を取り付けている。ラッパ状体4、円筒状体5、絶縁筒6は風洞部を形成し、その外側及び内側の表面に、また、針状電極3の全面に二酸化チタン金属を蒸着している。図2(A)は針状電極3又は二酸化チタン蒸着棒7から風洞部の軸方向に見た図であり、図2(B)は上から見た図である。
【0011】
環状電極は、上記のようにラッパ状体4の全体とするほか、円筒状体5も含めて一体にして形成してもよいし、ラッパ状体4の一部或いはその内側表面に所定の幅で形成してもよい。その場合、中間部でなくラッパ状体4の底部や逆に先端部に形成してもよい。そして、高電圧を発生し電極部に高電圧を印加する高電圧印加装置を備え(図示省略)、負極を針状電極3に、正極をラッパ状体4の環状電極に接続している。例えば電池などを電源としてコンバータにより9万ボルトの高電圧を発生する高電圧印加装置から針状電極3と環状電極との間に高電圧を印加することにより、コロナ放電を発生させて針状電極3から風洞部を抜けるイオン・オゾン風を発生させる。
【0012】
上記のように風洞部として円筒状体5の一方の開口にラッパ状体4を接続すると、ラッパ状体4の先端側から空気を吸い込み円筒状体5の他端開口から空気を吐き出すような自然気流を発生しやすくさせる。このことは風洞実験から実証されている。したがって、そのラッパ状体4に形成した環状電極と前方軸上の針状電極3との間に先に延べたように高電圧印加装置から高電圧を印加すると、針状電極3と環状電極との間でコロナ放電が発生して、マイナスイオンとオゾンが発生し、その微風が針状電極3から環状電極の方向に生じ、風洞部でこれをより強く増幅する作用がある。
【0013】
オゾンには、殺菌、脱臭、消煙効果などがある。殺菌は、オゾンの持つ強力な酸化作用によって引き起こされる科学的メカニズムに起因する。そのため、塩素やその他の殺菌方法に比べ、オゾンによる殺菌速度の方がはるかにはやく、その効果は塩素殺菌の数十倍もあり、バクテリアに対しては、塩素の数百〜数千倍の殺菌力があるといわれている。また、臭い煙は、粒子状態で空気中に漂っており、タバコの煙の主成分である一酸化炭素をオゾンは分解する機能を有している。特に臭い成分のひとつに硫化水素があるが、オゾンはこれらを完全に分解するので、悪臭を取り除くことができる。さらに、オゾンは、タバコの煙に含まれるニコチンやタールの色の成分を分解する消煙・漂白作用を有している。
【0014】
マイナスイオンは、自然界において、空気中で微細水滴が分裂するとき、水滴がプラスに帯電し、周囲の空気がマイナスに帯電する空気のイオン化現象(レナード現象)によって、滝や急流河川などの渓谷、山間部に多く発生し、逆に都会や生活空間の汚れた空気の中には少なく、プラスイオンが多くなる。マイナスイオンは、血液の浄化作用や細胞の賦活作用、抵抗力の増加、自律神経の調整作用があり、鎮静、催眠、制汗、食欲増進、血圧降下、爽快感、疲労防止・回復などの作用のあることはよく知られていることである。
【0015】
二酸化チタンや酸化亜鉛自体は触媒であり、変化しないため性能は半永久的に維持されるという特長がある。この触媒である二酸化チタン(粒径7〜10ナノメートル)に、紫外線が当たると、その表面には電子と正孔が発生し、電子は空気中の酸素を還元してスーパーオキサイドイオンをつくり、正孔は水分を酸化して水酸基ラジカルをつくる。スーパーオキサイドと水酸基ラジカルは総称して活性酸素と呼ばれ、強力な酸化分解作用をもつ。この力で、光触媒表面に付着した細菌類を殺し、臭いを消す、つまり、強力な酸化剤となり、酸化効果で臭気分子、細菌などを分解する。このような光触媒効果は、二酸化チタン蒸着プレート2において室内の紫外線が照射されることにより発揮し、二酸化チタン蒸着プレート8において電極部のコロナ放電に基づき紫外線により発揮する。
【0016】
汚染物質である有機化合物、生物粒子、浮遊粒子状物質の黒く炭化した残留物(スラッジ)が電極に付着すると、イオン、オゾンの発生効率が悪くなる。ラッパ状体4と円筒状体5からなる風洞部の表面に二酸化チタン金属を蒸着すると、光触媒効果のほかに風洞部に室内の空気中の汚染物質や微細なチリ、ホコリが付着するのを防ぐ効果がある。
【0017】
また、吸気部15及び排気部14には、例えばステンレスメッシュなどが取り付けられるが、これは、針状電極3と環状電極2との間を短絡するような大きなゴミがハウジング10の中に侵入するのを防止するためのものである。さらに、ハウジング1は、内壁面にアモルファス金属塗布面を有する。このアモルファス金属塗布面は、銅Cu、ニッケルNi、リンPのアモルファス金属と酸化アルミのセラミックパウダーを塗布して形成したものである。
【0018】
次に、本発明に係る空気清浄化装置による空気清浄化作用について説明する。高電圧印加装置により針状電極3とラッパ状体4の環状電極との間に高電圧を印加すると、コロナ放電によりマイナスイオンとオゾンの微風が発生すると共に紫外線が発生する。そのうちマイナスイオンとオゾンの微風は、風洞部のラッパ状体4から円筒状体5の方向に増幅される。さらに、紫外線は、二酸化チタン蒸着プレート8の二酸化チタンとの光触媒作用、ハウジング1の内壁に設けた酸化アルミ、アモルファス金属塗布面の銅Cu、ニッケルNi、リンP、酸化アルミとの融合反応を引き起し、オゾン(O3 )を初期の活性酸素(O2 )に変化させる。このような二酸化チタン蒸着プレート2、8による二酸化チタンの光触媒、さらには酸化亜鉛の酸化作用によりカビや細菌、メチシリン(MRSA)などを死滅させ、ホルムアルデヒドを変質させて脱臭、その他の有機物粒子を除去する。また、針状電極3、風洞部の内側及び外側の表面には、二酸化チタンが蒸着されているので、炭化した粒子などが付着することがない。したがって、高電圧の印加された電極部から付着物を取り除く従来の掃除も不要となる。
【0019】
なお、ハウジング1の内部配置状態として、針状電極3、環状電極であるラッパ状体4、円筒状体5からなる空気清浄化装置本体を2組並列に配置した例を示したが、この組数は、そのときどきの必要とされる容量に応じて適宜増やしてもよいし、1組だけでもよいことはいうまでもない。また、複数組の空気清浄化装置本体を有する場合には、室内空気の汚染環境や時間帯(勤務時間帯、夜間、午前、午後、休日)などの状況に応じて作動する組数を制御してもよいし、そのために、複数組の空気清浄化装置本体の起動、停止がプログラム制御できるようにタイマやカレンダーを用いた制御手段を設けてもよい。二酸化チタン蒸着プレート8は、ハウジング1の底面部、つまり空気清浄化装置本体の下方に配置したが、空気清浄化装置本体の上方に配置してもよいし、側方に配置してもよい。
【0020】
図4は本発明に係る空気清浄化装置本体を空調ダクトに適用した実施の形態を示す図であり、21、26は酸化チタン蒸着プレート、22は針状電極、23はラッパ状体、24は円筒状体、25は絶縁筒・二酸化チタン蒸着棒、27は空調ダクト取り付け壁、28は空気取り込み口、29は空調ダクトを示す。
【0021】
先に説明した実施の形態では、空気清浄化装置本体をハウジングの中に収納したが、図4に示すように空調ダクト29の中に空気清浄化装置本体を収納する場合には、ハウジングが不要である。この場合には、空調ダクト29の中に直接針状電極22と、ラッパ状体23、円筒状体24、絶縁筒・二酸化チタン蒸着棒25からなる風洞部とを取り付けると共に、その電極部近傍に酸化チタン蒸着プレート26を取り付け、循環させる空気を取り込む空気取り込み口28の近傍に酸化チタン蒸着プレート21を取り付ける。さらに、空気清浄化装置本体の周囲のダクト壁面に酸化アルミ、アモルファス金属塗布面を設けるようにすることにより、図1に示した空気清浄化装置とほぼ同等の空気清浄化を行うことができる。なお、所定長さの空調ダクトをハウジングとしてこれに空気清浄化装置本体を収納し、空調ダクトのラインに挿入し連結できるように構成してもよい。
【0022】
また、空気清浄化装置本体を配置する空調ダクトの中の位置は、集塵機がある場合には、その後方としてもよい。全く外来光の入らない位置で電極間のコロナ放電による紫外線だけでは、光触媒効果が弱い場合には、空気清浄化装置本体と酸化チタン蒸着プレートの近傍に紫外線ランプを設けると、光触媒効果をより高めることができる。自動販売機の内部の空気導入経路や、生鮮食料品のショウケースの中、厨房にも缶や生鮮食料品等の脱臭、除菌、殺菌、鮮度の維持を行う装置として、上記と同様に空気清浄化装置本体、酸化チタン蒸着プレート、紫外線ランプを組み合わせ配置することができる。
【0023】
図5〜図7は本発明に係る空気清浄化装置のハウジングの形状例を示す図であり、31、47、52は排気部、32、46、51は吸気部、33は動作表示部、34は取り付け孔、41は環状電極、42は針状電極、43は二酸化チタン蒸着棒、44、45は支持フレームを示す。
【0024】
本発明に係る空気清浄化装置は、上記のように電極部を1組から複数組まで適宜増減させて構成することにより脱臭、除菌、殺菌などを行う必要量に対応させることができるが、電極部を1組乃至2組程度の小型にした場合のハウジングの例を示したのが図5である。図5に示すハウジングは、図5(A)の正面図、図5(B)の側面図、図5(E)の排気部正面図に示すように正面から斜め上に排気するように排気部31を設け、図5(C)の背面図に示すように背面から吸気するように吸気部32を設けている。この場合には、図6に示すように支持フレーム44、45により環状電極41、針状電極42、二酸化チタン蒸着棒43からなる電極部を斜め上に排気する排気部47の方向に向けて斜めに配置する。したがって、図5(D)の底面図に示すようにハウジングの設置面積を電極部を平面配置した場合より小さくすることができ、設置スペースの効率を高めることができる。
【0025】
上記小型のハウジングに対し、電極部を4組並べて配置する比較的大型のハウジングの例を示したのが図7である。このハウジングの場合には、図7(A)の正面図、図7(B)の側面図に示すように正面下側から排気するように排気部52を設け、上面から吸気するように吸気部51を設ける。電極部は、吸気部51及び排気部52の仕切りに対応して正面から見て4列に横配列され、背面側に向かって上に傾斜するように取り付けてもよいし、水平に取り付けてもよい。図7(C)が背面図、図7(D)が底面図である。
【0026】
本発明に係る空気清浄化装置による性能試験の結果は以下のとおりであった。まず、脱臭試験として、密閉できるプラスチックケースに空気清浄化装置をセットし、ゴムキャップよりメチルメルカプタンを注入し、ケース内の濃度を100ppmに設定したときの1時間経過後の自然の減衰は10%、90ppmの濃度であったが、ケース内の濃度を120ppmに設定し高電圧を印加してコロナ放電させたとき、つまり空気清浄化装置を作動させたときの1時間経過後の減衰は87%、14ppmの濃度であった。
【0027】
次に、抗菌力試験として、検体に大腸菌及びレジオネラ菌を滴下し、保存6時間後と24時間後の試料の生菌数を測定した。大腸菌では、試料1個当たり7.6×105 の生菌数から25°Cの環境で6時間後に8.3×104 、24時間後に5.2××103 の生菌数になったのに対し、空気清浄化装置を作動させると、6時間後に5.5×104 、24時間後に<10(検出せず)となった。また、レジオネラ菌では、6.6×105 の生菌数から6時間後に3.5×105 、24時間後に3.1×105 の生菌数になったのに対し、空気清浄化装置を作動させると、6時間後に<100(検出せず)となった。MRSA、大腸菌(O157:H7)に対しても、同程度の結果が確認できた。
【0028】
図8は悪臭物質(ホルムアルデヒド)の除去についての測定結果を示す図であり、条件は、54Lの密閉反応容器に悪臭物質(ホルムアルデヒド)を入れ、空気清浄化装置の非作動、作動時における、その濃度変化をガスクロマトグラフィーにより測定した結果である。条件は、温度25°C、湿度70%、初期濃度24.8ppm、検出器TCD(100mV)、カラムAPS−201、INJ温度150°C、COL温度100°Cであり、測定結果は図8に示すようにホルムアルデヒド除去速度が5.63mg/hであった。
【0029】
図9は悪臭物質(アンモニア)の除去についての測定結果を示す図であり、条件は、温度20°C、湿度60%、初期濃度87.0ppm、アンモニア検出器NH−275(理研計器)であり、測定結果は図9に示すようにアンモニア除去速度が40ppm以上で47.0mg/h、40ppm以下で13.3mg/hであった。
【0030】
図10、図11は悪臭物質(アセトアルデヒド)の除去についての測定結果を示す図であり、条件は、54Lの密閉反応容器に悪臭物質(アセトアルデヒド)を入れ、空気清浄化装置の非作動、作動時における、その濃度変化をガスクロマトグラフィーにより測定した結果である。条件は、温度20°C、湿度60%、初期濃度50.0ppm、検出器TCD(100mV)、カラムAPS−201、INJ温度150°C、COL温度100°Cであり、測定結果は酸化チタン光触媒のみの場合には、図10に示すようにアセトアルデヒド除去速度が4.36mg/hであり、電極部に高電圧を印加して空気清浄化装置を作動させた場合(チタニア・ウインドウ−ON時)には、図11に示すようにアセトアルデヒド除去速度が11.1mg/hであった。
【0031】
また、本発明に係る空気清浄化装置に温度20°C、湿度60%で50ml/sを通気すると、ヨウ素滴定法により測定した発生オゾン濃度は、1電極当たり0.00445ppm/極となり、二酸化チタンの光触媒、さらには酸化亜鉛の酸化作用のない電極だけの場合に比べて大幅に低減することができた。消煙実験においても、155L密閉反応容器に煙草3本を入れて着火し、消化時を初期状態として、温度21°C、湿度72%、蛍光灯30W×4の光量で観察すると、本発明に係る空気清浄化装置を作動させた場合と作動させない場合で顕著な消煙効果を目視により観察することができた。
【0032】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、二酸化チタン金属を蒸着することによりその光触媒を利用したが、、二酸化チタンと酸化亜鉛金属、あるいは酸化亜鉛金属を蒸着したものでもよい。また、複数の空気清浄化装置本体を並列に配置したが、直列に、つまり、多段に空気清浄化装置本体を連結すると、イオン・オゾン風を増幅することができる。さらに、空気清浄化装置本体の針状電極及び環状電極をそれぞれ複数の組み合わせで構成したが、風洞部の軸上にかつ風洞部に近づけて1本の針状電極を配置すると共に、その周囲に軸上の針状電極より風洞部から離れて複数の針状電極を配置してもよい。針状電極の数は、上下、左右いずれかの2本、あるいは3本、軸上とその周囲からなる複数本とし、それらに切り換えて高電圧を印加するようにしてもよい。
【0033】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、環状電極となるラッパ状体と円筒状体とを連結した風洞部の前方に針状電極を配置し高電圧を印加してコロナ放電させるので、マイナスイオンとオゾンを発生させると共に、モーターファンを使用しなくてもイオン・オゾンの微風を無騒音で発生させることができる。しかも、吸気部近傍に配置した二酸化チタン蒸着プレートの光触媒、コロナ放電により発生する光を利用し電極部近傍に配置した二酸化チタン蒸着プレートの光触媒とアモルファス金属及びマイナスイオンの効果で殺菌、除菌、脱臭、消煙を高効率で行うことができる。
【0034】
また、複数の針状電極および環状電極を配置し、その使用数、つまり電圧を印加する電極を選択することにより、あるいは、ラッパ状体に形成する環状電極の位置を選択することにより、イオンとオゾン風の発生を調整、制御することができる。さらに、ハウジングは、内壁面に銅、ニッケル、リンのアモルファス金属と酸化アルミセラミックのパウダーを塗布し、内壁近傍に二酸化チタンを蒸着したプレートを配置し、前記風洞部の円筒状体側に二酸化チタンを蒸着した二酸化チタン蒸着棒を配置するので、二酸化チタンと酸化亜鉛の光触媒により脱臭、殺菌、除菌、防カビの効果を高め、発生したオゾンを初期の活性酸素に変化させてオゾン障害を軽減することができる。
【0035】
さらに、電極部の表面に二酸化チタンを蒸着することにより、有機物粒子、浮遊粒子状物質、カビ、微生物、細菌類、内部に付着する黒色の粒子などを炭化させ付着しないようにすることができ、高電圧が印加される電極部の付着物質の掃除が不要になりメンテナンスフリーにすることができる。さらに、モーターファンを省くことができるので、小型、軽量のものをつくることができ、壁面や天井面に簡便に取り付けることができ、壁掛けタイプやテーブルや棚置きタイプとすることもできる。
【0036】
本発明に係る空気清浄化装置は、放電電極と酸化チタンなどの蒸着膜とを組み合わせることにより、コロナ放電させマイナスイオンとオゾンを発生させてその微風を増幅すると共に、その紫外線と二酸化チタンなどの光触媒により脱臭、殺菌、除菌、防カビ等を実現するので、ランプ光や外来光がなくなる暗闇の夜間は勿論、ランプ光や外来光のない空間でも配置し利用することができる。したがって、通常の住居室、事務室、病院、工場、施設、クリーンルーム、厨房などに配置し、また、空調ダクトな中、ショウケースの中、自動販売機の中、車内などに配置して、広汎な環境における脱臭、殺菌、除菌、抗菌、防カビ、製品の品質維持等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る空気清浄化装置の実施の形態を示す図である。
【図2】 空気清浄化装置本体の電極部を示す図である。
【図3】 空気清浄化装置を排気部側から見た外観図である。
【図4】 本発明に係る空気清浄化装置本体を空調ダクトに適用した実施の形態を示す図である。
【図5】 本発明に係る空気清浄化装置のハウジングの形状例を示す図である。
【図6】 本発明に係る空気清浄化装置のハウジングの形状例を示す図である。
【図7】 本発明に係る空気清浄化装置のハウジングの形状例を示す図である。
【図8】 悪臭物質(ホルムアルデヒド)の除去についての測定結果を示す図である。
【図9】 悪臭物質(アンモニア)の除去についての測定結果を示す図である。
【図10】 悪臭物質(アセトアルデヒド)の除去についての測定結果を示す図である。
【図11】 悪臭物質(アセトアルデヒド)の除去についての測定結果を示す図である。
【符号の説明】
1…ハウジング、2、8…二酸化チタン蒸着プレート、3…針状電極、4…ラッパ状体、5…円筒状体、6…絶縁筒、7…二酸化チタン蒸着棒、11…取り付けベース、12、13…支持部材、14…排気部、15、16…吸気部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air cleaning apparatus and an air cleaning method for cleaning air by generating ion / ozone wind by corona discharge.
[0002]
[Prior art]
There has been proposed an ozone generator that generates an ion / ozone wind by applying a high voltage between electrodes to cause corona discharge (Japanese Utility Model Publication No. 8-9137). In this ozone generator, using a cylindrical electrode and a needle-like electrode, the needle-like electrode is arranged at a substantially center with a certain interval outside one opening of the cylindrical electrode, and a high voltage is applied. As a result, ions and ozone are generated, and wind containing ions and ozone flowing out from the other opening of the cylindrical electrode is generated. Thus, in the said ozone generator, since an ozone wind is generated, an electric fan can be omitted and energy saving can be aimed at. Furthermore, this ozone generator collects fine dust and dust with an electrode.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional ozone generator actually has various problems. For example, the ozone wind generated by the conventional ozone generator is very small, and it is difficult to generate sufficient wind. In addition, a large amount of ozone is not so preferable in the environment, and the amount of generated ozone cannot be reduced. In addition, a sufficient deodorizing effect cannot be obtained, and a fragrance must be used to eliminate the ozone odor and the strong indoor odor. Furthermore, since fine dust and dust are collected by the electrode, it is necessary to clean the electrode. However, since a high voltage is applied to the electrode, sufficient care is required for handling.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-described problem, and controls generation of ozone to perform deodorization, sterilization, sterilization, and mold prevention, thereby reducing ozone damage.
[0005]
To this end, the present invention provides an air cleaning apparatus and method for cleaning air, comprising a trumpet having an opening at the bottom and a cylindrical body connected to the opening at the bottom, and titanium dioxide or / and oxidation on the surface. A wind tunnel portion in which zinc is vapor-deposited, a needle electrode disposed near the front axis of a trumpet in the wind tunnel portion, an annular electrode formed in the wind tunnel portion, and disposed at least in the vicinity of the needle electrode and the annular electrode A plate on which titanium dioxide and / or zinc oxide is deposited, and a high voltage is applied between the needle electrode and the annular electrode by a high voltage application unit to corona discharge and clean the air. It is what.
[0006]
In addition, the wind tunnel portion has the whole or part of the trumpet-like body as the annular electrode, and a plurality of the needle-like electrodes are arranged on or in the vicinity of the axis of the wind tunnel portion, on the opposite side of the trumpet-like body. A rod in which titanium dioxide or / and zinc oxide is vapor-deposited is disposed in the cylindrical body opening via an insulating cylinder, and the acicular electrode, annular electrode, wind tunnel, titanium dioxide and / or zinc oxide are disposed in a housing. A plate on which titanium dioxide or / and zinc oxide is vapor-deposited in the vicinity of the intake portion with the acicular electrode side of the housing as the intake portion and the cylindrical body side of the wind tunnel portion as the exhaust portion, The housing is a part of an air-conditioning duct, and is characterized in that powder of amorphous metal such as copper, nickel and phosphorus and aluminum oxide ceramic is applied to the inner wall surface.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing an embodiment of an air purifying apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a view showing an electrode part of the air purifying apparatus main body, and FIG. 3 is an external view of the air purifying apparatus viewed from the exhaust part side. It is. In the figure, 1 is a housing, 2 and 8 are titanium dioxide vapor deposition plates, 3 is a needle electrode, 4 is a trumpet, 5 is a cylindrical body, 6 is an insulating cylinder, 7 is a titanium dioxide vapor deposition rod, and 11 is a mounting base. , 12 and 13 are support members, 14 is an exhaust part, and 15 and 16 are intake parts.
[0008]
In FIG. 1, a
[0009]
The support member 12 supports the needle-
[0010]
As shown in FIG. 2, the air cleaning device main body has one or a plurality of needle-
[0011]
As described above, the annular electrode may be formed integrally with the entire trumpet-like body 4, including the
[0012]
When the trumpet-like body 4 is connected to one opening of the
[0013]
Ozone has a bactericidal, deodorizing and smoke eliminating effect. Sterilization is due to a scientific mechanism caused by the strong oxidizing action of ozone. Therefore, compared with chlorine and other sterilization methods, the rate of sterilization by ozone is much faster, and the effect is several tens of times that of chlorine sterilization. For bacteria, sterilization is several hundred to several thousand times that of chlorine. It is said that there is power. Further, odorous smoke drifts in the air in the form of particles, and ozone has a function of decomposing carbon monoxide, which is the main component of tobacco smoke. One of the odor components is hydrogen sulfide, but ozone decomposes them completely, so that bad odor can be removed. Furthermore, ozone has a smoke-removing / bleaching action that decomposes nicotine and tar color components contained in tobacco smoke.
[0014]
In the natural world, negative ions are divided into valleys such as waterfalls and rapid rivers by the ionization phenomenon (Leonard phenomenon) of air when the water droplets are positively charged in the air and the water droplets are positively charged and the surrounding air is negatively charged. It occurs frequently in mountainous areas, and conversely, there are few positive ions in the dirty air in urban areas and living spaces. Negative ions have effects of purifying blood, activating cells, increasing resistance, regulating autonomic nerves, sedating, hypnosis, antiperspirant, increased appetite, lowering blood pressure, feeling refreshed, preventing fatigue and recovery It is well known.
[0015]
Titanium dioxide or zinc oxide itself is a catalyst, and since it does not change, its performance is maintained semipermanently. When this catalyst, titanium dioxide (particle size 7-10 nanometers), is exposed to ultraviolet rays, electrons and holes are generated on its surface, and the electrons reduce oxygen in the air to produce superoxide ions, Holes oxidize moisture to create hydroxyl radicals. Superoxide and hydroxyl radicals are collectively called active oxygen and have a strong oxidative decomposition action. This force kills bacteria attached to the surface of the photocatalyst and eliminates odor, that is, it becomes a powerful oxidant, and decomposes odor molecules, bacteria, etc. by the oxidation effect. Such a photocatalytic effect is exhibited by irradiation of indoor ultraviolet rays on the titanium dioxide
[0016]
If black carbonized residue (sludge) of organic compounds, biological particles, and suspended particulate matter, which are pollutants, adheres to the electrode, the generation efficiency of ions and ozone deteriorates. When titanium dioxide metal is vapor-deposited on the surface of the wind tunnel portion consisting of the trumpet-like body 4 and the
[0017]
Further, for example, a stainless mesh or the like is attached to the
[0018]
Next, the air cleaning action by the air cleaning apparatus according to the present invention will be described. When a high voltage is applied between the needle-
[0019]
In addition, as an internal arrangement state of the
[0020]
FIG. 4 is a view showing an embodiment in which the air purifying apparatus main body according to the present invention is applied to an air conditioning duct, wherein 21 and 26 are titanium oxide vapor deposition plates, 22 are acicular electrodes, 23 is a trumpet, 24 is Cylindrical body, 25 is an insulating cylinder / titanium dioxide vapor deposition rod, 27 is an air conditioning duct mounting wall, 28 is an air intake port, and 29 is an air conditioning duct.
[0021]
In the embodiment described above, the air cleaning device main body is stored in the housing. However, when the air cleaning device main body is stored in the air conditioning duct 29 as shown in FIG. It is. In this case, the needle-
[0022]
Moreover, when there exists a dust collector, the position in the air-conditioning duct which arrange | positions the air purifying apparatus main body is good also as the back. If the photocatalytic effect is weak with only the ultraviolet light generated by corona discharge between the electrodes at a position where no extraneous light enters, it is possible to further enhance the photocatalytic effect by installing an ultraviolet lamp in the vicinity of the main body of the air cleaner and the titanium oxide vapor deposition plate. be able to. In the same way as above, air is used as a device to deodorize, disinfect, sterilize, and maintain freshness of cans and fresh food items in the air introduction route inside the vending machine, in the showcase of fresh food items, and in the kitchen. A cleaning device main body, a titanium oxide vapor deposition plate, and an ultraviolet lamp can be arranged in combination.
[0023]
5 to 7 are views showing examples of the shape of the housing of the air purifying apparatus according to the present invention.
[0024]
The air purifying apparatus according to the present invention can correspond to the required amount for deodorization, sterilization, sterilization, etc. by appropriately increasing or decreasing the electrode part from one set to a plurality of sets as described above. FIG. 5 shows an example of the housing when the electrode portions are reduced to one or two sets. As shown in the front view of FIG. 5A, the side view of FIG. 5B, and the exhaust unit front view of FIG. 5E, the housing shown in FIG. As shown in the rear view of FIG. 5C, an
[0025]
FIG. 7 shows an example of a relatively large housing in which four sets of electrode portions are arranged side by side with respect to the small housing. In the case of this housing, as shown in the front view of FIG. 7 (A) and the side view of FIG. 7 (B), an
[0026]
The results of the performance test using the air cleaning apparatus according to the present invention were as follows. First, as a deodorization test, when the air purifier is set in a plastic case that can be sealed, methyl mercaptan is injected from the rubber cap, and the concentration in the case is set to 100 ppm, the natural decay after 1 hour has elapsed is 10%. However, when the concentration in the case is set to 120 ppm and corona discharge is applied by applying a high voltage, that is, when the air purifier is operated, the attenuation after 1 hour is 87%. The concentration was 14 ppm.
[0027]
Next, as an antibacterial activity test, Escherichia coli and Legionella were dropped into the specimen, and the viable cell counts of the samples after 6 hours and 24 hours after storage were measured. In E. coli, the viable count from 7.6 × 10 5 per sample to 8.3 × 10 4 after 6 hours and 5.2 × 10 3 after 24 hours in an environment of 25 ° C. On the other hand, when the air cleaning device was operated, it became 5.5 × 10 4 after 6 hours and <10 (not detected) after 24 hours. In Legionella, the viable count increased from 6.6 × 10 5 to 3.5 × 10 5 after 6 hours and 3.1 × 10 5 after 24 hours. When the device was turned on, it was <100 (not detected) after 6 hours. Similar results were confirmed for MRSA and E. coli (O157: H7).
[0028]
FIG. 8 is a diagram showing the measurement results for the removal of malodorous substances (formaldehyde). The condition is that when the malodorous substances (formaldehyde) are put into a 54 L sealed reaction vessel, the air purifier is not in operation and is in operation. It is the result of having measured the density | concentration change by gas chromatography. The conditions are
[0029]
FIG. 9 is a diagram showing measurement results for removal of malodorous substance (ammonia), and the conditions are a temperature of 20 ° C., a humidity of 60%, an initial concentration of 87.0 ppm, and an ammonia detector NH-275 (RIKEN KEIKI). As shown in FIG. 9, the measurement result was 47.0 mg / h at an ammonia removal rate of 40 ppm or more, and 13.3 mg / h at 40 ppm or less.
[0030]
FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams showing measurement results for removing malodorous substances (acetaldehyde). The condition is that the malodorous substance (acetaldehyde) is put in a 54 L sealed reaction vessel, and the air purifier is not in operation. It is the result of having measured the concentration change by gas chromatography. The conditions are a temperature of 20 ° C, a humidity of 60%, an initial concentration of 50.0 ppm, a detector TCD (100 mV), a column APS-201, an INJ temperature of 150 ° C, and a COL temperature of 100 ° C. 10 only, the acetaldehyde removal rate is 4.36 mg / h as shown in FIG. 10, and the air purifier is operated by applying a high voltage to the electrode part (when the titania window is ON). As shown in FIG. 11, the acetaldehyde removal rate was 11.1 mg / h.
[0031]
Further, when 50 ml / s was passed through the air purifier according to the present invention at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60%, the generated ozone concentration measured by the iodine titration method was 0.00445 ppm / electrode per electrode, and titanium dioxide. The photocatalyst, and even the electrode without the oxidizing action of zinc oxide, can be significantly reduced. Also in the smoke extinguishing experiment, three cigarettes were put in a 155 L sealed reaction vessel, ignited, and when observed at a temperature of 21 ° C., a humidity of 72%, and a fluorescent lamp of 30 W × 4 with the initial state being digested, the present invention It was possible to visually observe a remarkable smoke eliminating effect when the air purifier was activated and when it was not activated.
[0032]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, in the above-described embodiment, the photocatalyst is used by vapor-depositing titanium dioxide metal, but titanium dioxide and zinc oxide metal or zinc oxide metal may be vapor-deposited. Moreover, although the several air purifying apparatus main body was arrange | positioned in parallel, ion-ozone wind can be amplified if an air purifying apparatus main body is connected in series, ie, multistage. Furthermore, the needle-like electrode and the annular electrode of the air cleaning device main body are each configured by a plurality of combinations, and a single needle-like electrode is disposed on the axis of the wind tunnel portion and close to the wind tunnel portion, and around it. A plurality of needle-like electrodes may be arranged farther from the wind tunnel than the needle-like electrodes on the shaft. The number of needle-like electrodes may be two or three on the upper and lower sides and the left and right, or a plurality of needle electrodes, and a high voltage may be applied by switching between them.
[0033]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, the acicular electrode is disposed in front of the wind tunnel portion connecting the trumpet-like body serving as the annular electrode and the cylindrical body, and a high voltage is applied to cause corona discharge. Therefore, it is possible to generate negative ions and ozone, and generate a breeze of ions and ozone without noise without using a motor fan. Moreover, the photocatalyst of the titanium dioxide vapor deposition plate arranged near the intake part, the photocatalyst of the titanium dioxide vapor deposition plate arranged near the electrode part using the light generated by the corona discharge, sterilization, sterilization by the effect of amorphous metal and negative ions, Deodorization and smoke removal can be performed with high efficiency.
[0034]
In addition, by arranging a plurality of needle-like electrodes and annular electrodes and selecting the number of use, that is, the electrodes to which voltage is applied, or by selecting the position of the annular electrode formed in the trumpet-like body, ions and Ozone wind generation can be adjusted and controlled. Furthermore, the housing is coated with amorphous metal such as copper, nickel, phosphorus and aluminum oxide ceramic powder on the inner wall surface, a titanium dioxide-deposited plate is placed near the inner wall, and titanium dioxide is placed on the cylindrical body side of the wind tunnel. Since the deposited titanium dioxide vapor deposition rod is arranged, the photocatalyst of titanium dioxide and zinc oxide enhances the effects of deodorization, sterilization, sterilization, and mold prevention, and changes the generated ozone to the initial active oxygen to reduce ozone damage. be able to.
[0035]
Furthermore, by depositing titanium dioxide on the surface of the electrode part, organic particles, suspended particulate matter, mold, microorganisms, bacteria, black particles adhering to the inside and the like can be carbonized to prevent adhesion. It is not necessary to clean the adhered substance on the electrode portion to which a high voltage is applied, and the maintenance can be made free. Furthermore, since the motor fan can be omitted, a small and light-weight one can be made, and it can be easily attached to the wall surface or ceiling surface, and it can be a wall-hanging type, a table or a shelf type.
[0036]
The air cleaning device according to the present invention combines a discharge electrode and a deposited film such as titanium oxide to generate corona discharge, generate negative ions and ozone, amplify the breeze, and the ultraviolet light and titanium dioxide. Since the deodorization, sterilization, sterilization, mold prevention, etc. are realized by the photocatalyst, it can be arranged and used not only in the dark night when there is no lamp light or extraneous light, but also in a space without lamp light or extraneous light. Therefore, it is arranged in a normal residence room, office room, hospital, factory, facility, clean room, kitchen, etc., and in an air conditioning duct, in a showcase, in a vending machine, in a car, etc. It can be used for deodorization, sterilization, sterilization, antibacterial, antifungal, product quality maintenance, etc. in various environments.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an air cleaning device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an electrode portion of the air cleaning device main body.
FIG. 3 is an external view of the air cleaning device as viewed from the exhaust side.
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment in which an air cleaning device main body according to the present invention is applied to an air conditioning duct.
FIG. 5 is a view showing an example of the shape of the housing of the air cleaning device according to the present invention.
FIG. 6 is a view showing an example of the shape of the housing of the air cleaning device according to the present invention.
FIG. 7 is a view showing an example of the shape of the housing of the air cleaning device according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing measurement results for removing malodorous substances (formaldehyde).
FIG. 9 is a diagram showing measurement results for removal of malodorous substances (ammonia).
FIG. 10 is a diagram showing measurement results for removing malodorous substances (acetaldehyde).
FIG. 11 is a diagram showing measurement results for removal of malodorous substances (acetaldehyde).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
底部に開口を有するラッパ状体と前記底部の開口に接続する円筒状体とからなると共に表面に二酸化チタン又は/及び酸化亜鉛を蒸着した風洞部と、
前記風洞部のラッパ状体の前方軸近傍に配置した針状電極と、
前記風洞部に形成した環状電極と、
少なくとも前記針状電極と前記環状電極の近傍に配置した二酸化チタン又は/及び酸化亜鉛を蒸着したプレートと
を備え、前記針状電極と前記環状電極との間に高電圧印加部により高電圧を印加してコロナ放電させ空気を清浄化することを特徴とする空気清浄化装置。In an air cleaning device for cleaning air,
A wind tunnel portion comprising a trumpet-like body having an opening at the bottom and a cylindrical body connected to the opening at the bottom and having titanium dioxide or / and zinc oxide deposited on the surface;
A needle-like electrode disposed in the vicinity of the front axis of the trumpet in the wind tunnel;
An annular electrode formed in the wind tunnel;
At least the acicular electrode and a plate deposited with titanium dioxide and / or zinc oxide disposed in the vicinity of the annular electrode are provided, and a high voltage is applied between the acicular electrode and the annular electrode by a high voltage application unit. An air cleaning device characterized by cleaning the air by corona discharge.
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