JP3783407B2

JP3783407B2 - 空気清浄機

Info

Publication number: JP3783407B2
Application number: JP14338098A
Authority: JP
Inventors: 俊雄高橋; 忠信岩佐; 洋杉原; 和宏酒井
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2018-05-25
Also published as: JPH11332963A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内に配置され室内空気中の汚れ物質を除去して清浄にする空気清浄機に関し、さらに詳しくは光触媒により脱臭機能も付加した空気清浄機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の室内には、車内の空気を清浄にするための空気清浄機が備えられている。この空気清浄機は、図６に示すように車体の天井に固定された基部 100と、基部 100に着脱可能に保持された本体部 200とからなり、本体部 200内には図７に示すようにファン 201と集塵フィルタ 202及び脱臭材 203が配置されている。
【０００３】
集塵フィルタ 202は紙質材料から断面鋸刃形状に形成され、表面積を大きくすることで通過する空気中の微粒子状物質を捕捉する。また脱臭材 203は、ハニカム形状の基材に活性炭やゼオライトなどの吸着材を担持したものが用いられ、基材を通過する空気中の臭い物質を吸着することで脱臭する。
本体部 200には吸気口 204と吹出口 205とが設けられ、ファン 201の回転により吸気口 204から吸引された空気は、先ず集塵フィルタ 202を通過することで花粉や埃などが除去される。次いで脱臭材 203を通過すると、集塵フィルタ 202を通過したきわめて微細な煙草の煙などの臭い物質が吸着材に吸着するため悪臭が除去され、清浄となった空気は吹出口 205から吹き出す。
【０００４】
この空気清浄機では、集塵フィルタ 202には花粉や埃などが堆積して蓄積し、最終的には目詰まりが生じる。したがって所定時間運転したら集塵フィルタ 202を新品に交換する必要がある。この場合には、本体部 200を基部 100から下方へ取り外し、本体部 200から集塵フィルタ 202を取り出して新品と交換する。
なお上記空気清浄機では、脱臭材 203も定期的に交換する必要があるが、この手間を省くために脱臭材 203の表面に光触媒を付着させ、内部に殺菌灯、ブラックライト、冷陰極管、紫外線ランプなど光触媒に短波長の光を照射する光源を配置した空気清浄機も知られている。このような空気清浄機では、空気中の有機物を主とする臭い物質を分解して除去することができる。また脱臭材に吸着した臭い物質が光触媒の触媒作用によって分解して脱臭材の吸着作用が回復するため、脱臭材の交換を不要とすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが紫外線ランプなどから発する光線中には、波長 300ｎｍ以下の人体に有害な紫外線が含まれている。したがって光源からの光が外部に漏出しないようにする必要があり、設計の自由度が小さいという問題がある。また光源からの光が外部に漏出しないように構成すると、光源が点灯しているか否かを視認することが困難となり、光源が点灯せず脱臭機能が作用しない状態で空気清浄機を駆動して無駄な電力を消費する場合がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、光源を改良するとともに脱臭材の形状を工夫することで、光源からの光を容易に視認できる空気清浄機とすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決する請求項１に記載の空気清浄機の特徴は、吸気口と吹出口をもつ箱状の基体と、吸気口より下流側で基体内に配置されたファンと、吸気口より下流側で基体内に着脱自在に配置された集塵フィルタと、基体内で集塵フィルタと吹出口との間に配置され粒子状の光触媒が集合された空気流通可能な触媒層と、基体内で集塵フィルタと触媒層の間に配置され触媒層に短波長の光を照射する光源と、吹出口に配置され触媒層を透過した光源からの光により発光する蛍光体と、よりなることにある。
【０００８】
請求項２に記載の空気清浄機の特徴は、請求項１に記載の空気清浄機において、光源は波長 360〜 400ｎｍにシャープな発光強度のピークをもつ発光ダイオードからなることにある。
さらに請求項３に記載の空気清浄機の特徴は、請求項１に記載の空気清浄機において、吸気口には発光ダイオードと、発光ダイオードからの光が導入されて発光する導光体とがさらに設けられていることにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の空気清浄機は、自動車の室内に設けて最適であるが、居室、実験室などの室内に設けることもできる。
請求項１に記載の空気清浄機では、ファンの回転により空気が吸気口から基体内に導入され、集塵フィルタで濾過された後、触媒層において粒子状の光触媒どうしの間隙を通過して吹出口から吹き出す。そして光触媒には光源から短波長の光が照射されているため、空気は光触媒粒子どうしの間隙を通過する際に空気中の煙草の煙などの臭い物質が光触媒によって分解され、清浄な空気となって吹出口から吹き出す。
【００１０】
そして本発明の空気清浄機では、粒子状の光触媒を用いて触媒層が構成されているので、光源からの光は光触媒どうしの間を通過して触媒層を透過することができる。そして透過した光源からの光により発光する蛍光体が吹出口に設けられているので、光源が点灯している間は蛍光体が光り、光源の点灯の有無を視認することができる。
【００１１】
したがって殺菌ランプのような有害な短波長の紫外線を発光する光源を用いたとしても、触媒層を透過した光が直接視認されることなく蛍光体の間接発光が視認されるように配置設計することができ、このようにすれば有害な紫外線が視認されるのを回避しつつ光源の点灯を確認することができる。
光触媒としては、TiO₂、 WO₃、 CdS、SrTiO₃、MoS₂など公知のものを用いることができるが、安全性や活性の程度を考慮すると、TiO₂を用いることが特に望ましい。TiO₂の結晶構造としては、ルチル型及びアナターゼ型のいずれも用いることができるが、触媒活性の大きいアナターゼ型の方が好ましい。光触媒の粒子形状には特に制限されず、種々の形状及び大きさとすることができる。
【００１２】
なお粒子状の光触媒は、多孔質状とすることが望ましい。これにより空気との接触面積が一層増大するので、脱臭効率が一層向上する。この粒子状の光触媒は、例えば金網から形成されたホルダに充填して用いることができる。またホルダ内で光触媒粒子どうしが移動することによる異音が気になる場合には、複数のハニカム通路をもつホルダのそれぞれのハニカム通路内に分けて充填してもよい。
【００１３】
また粒子状の光触媒は、シリカゲルなどの球状ガラスの表面にTiO₂などの光触媒層を薄く形成したものから構成することも好ましい。このようにすれば粒子状の光触媒を透過する光量が増大するので、蛍光体の発光輝度を一層増大させることができる。
そして本発明の空気清浄機では、粒子状の光触媒を用いているので、光源からの光の照射の方向性の制限がほとんどなく光触媒及び光源配置の自由度が高い。また脱臭すべき空気も粒子どうしの間隙及び粒子自体を通過するので、空気流れの方向性の制約が少ない。したがって光触媒の配置形状を最適に選択することで、通気抵抗を小さく維持しつつ脱臭部の厚さを薄くすることができる。
【００１４】
請求項２に記載の空気清浄機では、光源は波長 360〜 400ｎｍにシャープな発光強度のピークをもつ発光ダイオードから構成されている。このような発光ダイオードを用いることにより、波長 300ｎｍ以下の有害な紫外線が発光するのを回避することができ、光源からの光を直接視認できるように構成することにより意匠性が一層向上する。
【００１５】
ところで発光ダイオ−ドの放射する光は、半導体レーザの場合とは異なり、一般に少なくとも50ｎｍのスペクトル範囲を有する。したがって波長 360〜 400ｎｍのみの光を放射する発光ダイオ−ドを得ることは困難であり、一般には可視光も放射される。ただし、 400ｎｍ以下の波長の光（紫外線）であっても、 380ｎｍ程度までの光はぼんやりとした背景（暗い紫色）を呈するため、発光ダイオ−ドが 400ｎｍ以下の波長の光のみ放射する場合でも、その光は完全なブラック光ではなく、一般に視認可能なものである。したがって光源の発光を直接視認できるように配置設計すれば、蛍光体の発光とともに発光ダイオードの紫色発光も視認することができ、色彩の意匠性が一層向上する。
【００１６】
また、発光ダイオ−ドは非常に小さな発光素子であると共に、作動電圧が小さいため乾電池等によっても発光させることができる。そのため、発光ダイオ−ドは設置のための空間を多く必要としないので、光源をきわめてコンパクトな構造に形成することができ、光触媒と空気との接触面積を充分に確保しつつ通気抵抗を低くすることができる。このような発光ダイオ−ドとしては、ｐｎ接合された窒化ガリウム（ GaN）系光半導体の結晶体が最適である。
【００１７】
なお請求項３に記載のように、吸気口には発光ダイオードと、発光ダイオードからの光が導入されて発光する導光体とがさらに設けられていることが望ましい。これにより導光体が設けられている吸気口周辺を光源として利用することができ、車室内などの照明として利用することができる。また発光ダイオードを用いれば、光源及び点灯回路などを薄型とすることができるので、車室天井などからの突出高さを低くすることができ車室内などの空間を狭めるのが防止される。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
図１〜図４に本発明の一実施例の空気清浄機を示す。この空気清浄機は、乗用車の天井に取り付けられて用いられる。
この空気清浄機は、吸気口10をもつ集塵部１と、吹出口20をもつ脱臭部２とから構成され、集塵部１と脱臭部２との係合により吸気口10と吹出口20の間に空気流路が形成されている。集塵部１と脱臭部２との係合は図示しないロック手段により保持され、このロック手段を手指などで解除することで集塵部１と脱臭部２とを分離可能に構成されている。また集塵部１及び脱臭部２の背面にはブラケット３が設けられ、自動車室内の天井にブラケット３を介して吸気口10が下方に向かうように、かつ吹出口20が斜め下方に向かうように取付けられる。
【００１９】
集塵部１の内部には、図２に示すように、吸気口10に対向してファン12が配置され、ファン12の横に集塵フィルタ13が配置されている。そしてファン12の回転により、空気流は吸気口10から集塵ファン13へ向かい集塵ファン13を通過して出口開口11へ向かうように構成されている。この集塵フィルタ13は、紙質材料から断面鋸刃形状に形成された複数枚のフィルタが筒状容器に収納されて一体化され、出口開口11から集塵部１の内部に挿入されている。
【００２０】
脱臭部２は三角柱形状をなし、断面直角三角形の短辺部に入口開口21が開口し、斜辺部に吹出口20が開口している。また長辺部にはプリント基板22が配置され、プリント基板22上には短波長の光を発光する発光ダイオード23が配置されている。このプリント基板22には図示しない電気配線が接続され、自動車のバッテリーを電源とする直流電流により発光ダイオード23が発光するように構成されている。そして斜辺部の吹出口20には、光触媒を含む粒子状触媒24が充填されてなる触媒層25が配置されている。
【００２１】
プリント基板22と触媒層25とは断面直角三角形の長辺と斜辺の関係にあり鋭角に交差している。そのためプリント基板22と触媒層25との間隔は、入口開口21から遠ざかるにつれて狭くなるので、発光ダイオード23から触媒層25に照射される光の光量は入口開口21から遠ざかるにつれて大きくなり、触媒層25の場所によって光量が異なることとなる。
【００２２】
そこで本実施例では、プリント基板22上の発光ダイオード23の数に入口開口21側が多くなるような分布をもたせている。これにより触媒層25に照射される光の光量分布を均一とすることができる。
触媒層25は、粒子状触媒24が10メッシュの金網から薄い箱状に形成されたホルダに充填されて厚さの薄い板状に形成されている。このように金網状のホルダに充填した構造とすれば、ホルダ形状の自由度が高く種々の形状にして用いることができる。そして本実施例のように、厚さの薄い触媒層25とすれば、光源からの光を面として受光することができるので、単位受光面積当たりの光触媒量をきわめて多くすることができ脱臭効率がきわめて高い。また厚さを薄くすることができるので、空気清浄機の薄型化に貢献している。
【００２３】
粒子状触媒24は、粒径 0.1μｍのアナターゼ型TiO₂粉末４重量部と、粒径 0.5μｍの活性炭粉末１重量部、及び少量のバインダからなり、粒径４±１mmの多孔質のものである。そしてこの粒子状触媒24の形状は不定形に形成され、空気は粒子状触媒24どうしの間隙を通って触媒層25内を自由に通過可能となっている。また発光ダイオード23からの光も、粒子状触媒24どうしの間隙を通って触媒層25内をある程度透過可能に構成されている。さらに粒子状触媒25自体も多孔質であるので、空気及び光が粒子状触媒25の内部を通過する量も多い。したがって通過する空気が接触する粒子状触媒24の表面積はきわめて大きく、透過する光によって活性化される粒子状触媒24の面積もきわめて大きいものとなっている。
【００２４】
そして脱臭部２の吹出口20は、図１に斜線部で示すように、複数の棒状の格子部27から格子状に形成され、格子部27どうしの間から触媒層25が視認され、触媒層25の粒子状触媒24どうしの隙間から発光ダイオード23も視認できるように構成されている。また格子部27は、蛍光染料を含む透明樹脂から形成されている。
この脱臭部２は、断面直角三角形の斜辺部と短辺部が交差する頂点部が集塵部１の出口開口11の下部に枢支され、脱臭部２はその枢支軸を中心にして揺動自在となっている。そして入口開口21が出口開口11と対向して結合され、脱臭部２は図示しないロック手段によって集塵部１に固定される。
【００２５】
また図４にも示すように、集塵部１の出口開口11近傍と脱臭部２の入口開口21近傍にはそれぞれ互いに結合可能なコネクタ14，26が設けられ、脱臭部２を集塵部１に結合したときにコネクタ14，26が接続されるように構成されている。このコネクタ14，26には発光ダイオード23の点灯回路とファン12の電源回路が接続され、コネクタ14，26の接続・分離により発光ダイオード23とファン12のオン−オフが可能となっている。
【００２６】
さらに吸気口10の周囲には、アクリル樹脂からなる略リング状の透明な導光体４が配置されている。この導光体４は、図５に平面図を示すように、一対のリング部40と、一対のリング部40を互いに連結する首部41と、一対のリング部40にそれぞれ設けられた複数の橋部42とからなり、表面が粗面化されている。そしてリング部40は首部41の位置に一対の端面43がそれぞれ表出し、首部41には白色に発光する４個の発光ダイオード44が配置されている。
【００２７】
この導光体４では、橋部42どうしの間から空気が吸気口10を介して集塵部１内に導入される。そして発光ダイオード44が点灯されると、端面43から入射した光がリング部40及び橋部42に導光され、それによって導光体４の表面全体が均一に光るように構成されている。
上記のように構成された本実施例の空気清浄機では、集塵部１と脱臭部２とが結合された状態で、ファン12の回転により車室内の空気は吸気口10から集塵部１内に吸引され、集塵フィルタ13を通過することで花粉や埃などの粒子状の汚れが捕捉される。そして粒子状の汚れが捕捉され集塵フィルタ13を通過した空気は、出口開口11及び入口開口21を通過して脱臭部２に入り、触媒層25の粒子状触媒24どうしの間隙及び粒子状触媒24の内部を通過して吹出口20から再び車室内へ吹き出す。
【００２８】
脱臭部２では、発光ダイオード23からの波長 360nm〜 400nmの短波長の光が触媒層25に均一な光量分布で照射され、粒子状触媒24中の光触媒であるTiO₂が活性化されている。したがって空気中の煙草の煙などの臭い物質は、触媒層25を通過する間に粒子状触媒24によって分解されて脱臭される。また臭い物質の量が多い場合にも、臭い物質の所定量が粒子状触媒24中の活性炭に吸着され、それがTiO₂によって分解されるため、臭い物質がそのまま吹出口20から排出されるのが抑制されている。
【００２９】
長時間の使用により集塵フィルタ13に目詰まりが生じた場合などには、図示しないロック手段を解除することにより脱臭部２を集塵部１に対して下方へ揺動させる。これにより出口開口11が表出するため、図３に示すように集塵フィルタ13を出口開口11から引出して新品と交換することができる。
また脱臭部２を集塵部１に対して下方へ揺動させることでコネクタ14，26が分離されるため、ファン12が停止するとともに発光ダイオード23が消灯する。そして集塵フィルタ13を新品と交換後、脱臭部２を再び集塵部１と結合すれば、コネクタ14，26が自動的に接続されファン12の回転が再開されるとともに発光ダイオード23が点灯する。したがって安全かつ簡易に集塵フィルタ13を交換することができる。
【００３０】
そして発光ダイオード23が点灯している間は、その光により吹出口20の格子部27が発光している。したがって格子部27の発光により発光ダイオード23の発光状態を確認することができる。また格子部27の発光色は蛍光で清涼感のある光となり、車室内のムードある間接照明として利用することができる。さらに、触媒層25の粒子状触媒24どうしの隙間を通過した発光ダイオード23からの直接光を吹出口20から視認することができる。発光ダイオード23からの光は紫色の神秘的な光であり、粒子状触媒24どうしの間から視認すると見る角度に応じて見えたり見えなかったりするため、キラキラと点滅しているかのように見える。したがってその光と格子部27の蛍光発光とが組み合わされた特有の意匠発光を構成することができる。
【００３１】
さらに吸気口10に設けられた導光体４の発光ダイオード44を点灯させれば、導光体４の全表面が均一に発光するため、薄型の車室内灯として利用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
すなわち請求項１に記載の空気清浄機によれば、有害な紫外線が視認されるのを回避しつつ光源の点灯を確認することができる。また蛍光体は光源からの光を受けて蛍光を発するので、清涼感のある間接照明として利用できる。
また請求項２に記載の空気清浄機によれば、光源からの光を直接視認できるように構成することができるため蛍光体の発光と共に発光することで意匠性が一層向上する。また紫外線ランプなどを用いた場合に比べて、一層コンパクトな薄型の空気清浄機とすることができる。
【００３３】
さらに請求項３に記載の空気清浄機によれば、導光体を車室内灯などとして利用することができ、薄型であるので室内空間を狭めるような不具合がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の空気清浄機を車室天井に取り付けた状態で示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例の空気清浄機の断面図である。
【図３】本発明の一実施例の空気清浄機において、脱臭部を集塵部から取り外す途中の状態を示す説明断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視側面図である。
【図５】導光体の平面図である。
【図６】従来の空気清浄機を車室天井に取り付けた状態で示す斜視図である。
【図７】従来の空気清浄機の断面図である。
【符号の説明】
１：集塵部２：脱臭部４：導光体
10：吸気口 12：ファン 13：集塵フィルタ
20：吹出口 22：プリント基板 23：発光ダイオード
24：粒子状触媒 25：触媒層 27：格子部（蛍光体）

Claims

吸気口と吹出口をもつ箱状の基体と、該吸気口より下流側で該基体内に配置されたファンと、該吸気口より下流側で該基体内に着脱自在に配置された集塵フィルタと、該基体内で該集塵フィルタと該吹出口との間に配置され粒子状の光触媒が集合された空気流通可能な触媒層と、該基体内で該集塵フィルタと該触媒層の間に配置され該触媒層に短波長の光を照射する光源と、該吹出口に配置され該触媒層を透過した該光源からの光により発光する蛍光体と、よりなることを特徴とする空気清浄機。
前記光源は波長 360〜 400ｎｍにシャープな発光強度のピークをもつ発光ダイオードからなることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
前記吸気口には発光ダイオードと、該発光ダイオードからの光が導入されて発光する導光体とがさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。