JP5194960B2 - 空気浄化装置およびそれを用いた空気調和機または冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は空気浄化装置およびそれを用いた空気調和機または冷蔵庫に関するものである。

従来、この種の空気浄化装置においては、特許文献１に開示されているように発光ダイオード（ＬＥＤ）と光触媒物質の配された基材で、空気中の不純物を分解、浄化するものがあった。

また特許文献２に開示されている内容では、吸着剤に吸着した臭気を、光触媒と光源を用いて分解するというものがある。
特開２００２−３０６５８０号公報 特開平１−１８９３２２号公報

しかしながら、前記従来の構成においては、光を照射することで、活性が高まる光触媒を用いており、光が無い場合には全く作用しないものであった。装置が運転停止すると電力供給がないので、当然、光源は点灯せず、臭気分解効果や抗菌効果を発揮させることはできなかった。

また光を照射するに際しては、低波長の紫外線領域の光を照射した場合は、樹脂類は紫外線により分子結合が分解され劣化するので、このため対策を講じる必要がある。また紫外線の中でも低波長の殺菌線を発生させる光源では、同時に人体への影響があるオゾンの発生があり、オゾン除去の対策を講じる必要があった。さらに高波長の光ではエネルギーが小さいために十分な効果が得られないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、装置の運転時においても、停止時においても抗菌作用を有し、樹脂類を劣化させることなく、人体に対して安全で安価な空気浄化装置およびそれを用いた空気調和機または冷蔵庫を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気浄化装置は、少なくとも銀を表面上に形成したフィルタ部材と、前記フィルタ部材の表面に波長が４００ｎｍより大きく５２０ｎｍ以下である光を照射可能な光源を備える構成とするものである。

これによって、装置の運転停止時である光の非照射時は銀による抗菌性を有し、さらに装置の運転時である光の照射時には、光により銀の抗菌活性を高めることができるので、さらに高い抗菌性を発揮することが可能となる。しかも光の波長を制限することで、樹脂類を劣化させることなく、人体に対して安全で安価な空気浄化装置を提供することが可能となる。

本発明の空気浄化装置は、停止時においても抗菌作用を有し、装置の運転時においてはさらに高い抗菌作用を発揮して、樹脂類を劣化させることなく、人体に対して安全で、安価に空気浄化をすることができる。

本発明の空気調和機は、より空気浄化装置の抗菌性能を高め、使用することができ衛生的である。

本発明の冷蔵庫は、冷蔵運転時には空気浄化装置の抗菌性能を高め、使用することができ衛生的である。

第１の発明は、少なくとも銀を表面上に形成したフィルタ部材と、前記フィルタ部材の表面に波長が４００ｎｍより大きく５２０ｎｍ以下である光を照射可能な光源を備えたことにより、銀の抗菌活性をより高めることができ、光を照射しないときも抗菌効果を発揮することができる。しかも光の波長を制限することで、樹脂類を劣化させることなく、人体に対して安価で安全な十分な抗菌能力を有する空気浄化装置を提供することが可能となる。

第２の発明は、銀をリン酸ジルコニウム銀とするもので、リン酸ジルコニウム銀は銀が非溶出型なので、フィルタ部材を水洗いすることができ、衛生的である。

第３の発明は、フィルタ部材表面の少なくとも一部の照度が１００Ｌｕｘ以上であるように、光源を設置することにより、十分な抗菌効果を得ることができる。

第４の発明は、光源を発光ダイオードとするもので、これにより安価な空気浄化装置を提供することができる。

第５の発明は、第１の発明の空気浄化装置を空気調和機に設けるもので、より空気浄化装置の抗菌性能を高め、使用することができ衛生的である。

第６の発明は、第１の発明の空気浄化装置を冷蔵庫に設けるもので、冷蔵運転時には空気浄化装置の抗菌性能を高め、使用することができ衛生的である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気浄化装置の断面図を示すものである。

図１において、１はケーシングであり、ケーシング１内にフィルタ部材２と光源３が複数個取り付けできるようになっている。４は装置の外部からの空気を吸入または排出する通気孔である。光源３は発光ダイオード（以下、略してＬＥＤと称す）である。

フィルタ部材２には銀配合量が３ｗｔ％のリン酸ジルコニウム銀をアクリル系バインダーも用いて２ｇ／ｍ^２塗布したポリエステル樹脂を使用した。銀の担体としてはゼオライト、シリカゲル、ガラス、リン酸カルシウム、ケイ酸塩、酸化チタン等の担体を用いることもできる。リン酸ジルコニウム銀を用いた場合、銀が水に溶出し難いという特徴があり、フィルタ部材を水洗する仕様にする場合には望ましい。

本実施の形態ではフィルタ部材２としてリン酸ジルコニウム銀をバインダーを用いて塗布したが、ポリエステルにリン酸ジルコニウム銀を練り込み成型して、フィルタ部材とすることもできる。

また、本実施の形態ではフィルタ部材２はシート形状としたが、この形状に限定される
ものではなく、ハニカム形状、プリーツ形状、不織布等にすることも可能である。

（実験例１）
まず比較例１として銀を含まないシート形状のフィルタ部材を用意した。図１の空気浄化装置の銀を含まないフィルタ部材に黄色ブドウ状球菌の菌液をスプレー塗布後、遮光して３時間放置後、フィルタ部材を取り外し生理食塩水で洗い出しを行い、洗い出し液の菌数がほぼ１．０×１０⁶ＣＦＵ／ｃｃとなるようにした。菌数の計測は、標準寒天培地に
平板希釈し、３５℃で４８時間培養した後に寒天培地状のコロニーを数える方法で行った。

次に銀配合量が３ｗｔ％の銀担持リン酸ジルコニウムを２ｗｔ％練り込みしたポリエステル樹脂のシート形状のフィルタに、比較例１と同量の黄色ブドウ状球菌の菌液をスプレー塗布後、遮光して３時間放置後、フィルタ部材を取り外し生理食塩水で洗い出しを行った。洗い出し液の菌数は１．０×１０³ＣＦＵ／ｃｃであり、比較例１と比較して抗菌性
能を有していることを確認した。

さらに、光源３に種々の波長のＬＥＤを用いて同様の試験を行った。照射時間は３時間とし、外部からの光が入らないように遮光した。フィルタ部材上の平均照射光度は１５０ＬＵＸとなるように調整した。（表１）は、試験に用いたＬＥＤの中心ピーク波長と照射後のフィルタ部材から洗い出した菌の培養後の菌数を表したものである。

（表１）の結果から明らかなように、試験１〜６の中心ピーク波長が５２０ｎｍ以下の光を照射した場合は、中心ピーク波長が５２０ｎｍを超える試験７、８と比較して、大きく培養後の菌数が減少していることがわかる。ここで中心ピーク波長５３０ｎｍ以上の波長の光ではエネルギーが不足するため、十分な抗菌効果は得られず、中心ピーク波長５２０ｎｍ以下の光を照射することで十分な光のエネルギーが得られたことになり、銀の抗菌活性を高めることができ、さらに大きな抗菌効果が得られた。

また試験１から試験４において、アクリル系バインダーと銀担持リン酸ジルコニウムを混合して、フィルタ部材表面に塗布したフィルタ部材２を用い、２０００時間連続で運転させたところ、試験１と試験２では前記フィルタ部材２が紫外線により樹脂の分子構造が破壊されるので劣化し、前記フィルタ部材の表面に塗布した膜が剥離した。試験３、４では、光が紫外線領域の波長でないので樹脂の劣化もなく、膜の剥離はなかった。

（実験例２）
次に実験例１の試験３と同様の空気浄化装置で、光源３とフィルタ部材２との距離を調整することにより、フィルタ部材２への照度を変化させた。実験例１と同様に、フィルタ
部材に塗布した菌の変化を調べた。（表２）は、フィルタ部材２への照度と照射後のフィルタ部材２から洗い出した菌の培養後の菌数である。試験条件は実験例１と同様とした。

（表２）から明らかなように、試験１３〜１８の照度が１００Ｌｕｘ以上の場合では、試験１１、１２の照度が９０Ｌｕｘ以下の場合と比較して培養後の菌数がはるかに少なくなり、優れた抗菌効果を有していた。逆に照度９０Ｌｕｘ以下では、十分な光エネルギーが無いために十分な抗菌効果が得られないと考えられる。照度が１００Ｌｕｘ以上の光を照射することで十分な光のエネルギーが得られたことになり、銀の抗菌活性を高めることができ、さらに大きな抗菌効果が得られた。

（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態における空気調和機の室内機の断面図を示すものである。１５は冷暖房が可能な空気調和機である。１０はケーシング、１１は熱交換器、１２はクロスフローファン、１３は風向ルーバー、１４は実施の形態１で用いた空気浄化装置であり、空気調和機１５の内部に各々が配置されている。

まず、比較例２として銀を含まないシート形状のフィルタ部材を用意した。空気浄化装置１４において、銀を含まないフィルタ部材に黄色ブドウ状球菌の菌液をスプレー塗布後、遮光して３時間放置後、フィルタ部材を取り外し生理食塩水で洗い出しを行い、洗い出し液の菌数がほぼ１．０×１０⁶ＣＦＵ／ｃｃとなるようにした。菌数の計測は、標準寒
天培地に平板希釈し、３５℃で４８時間培養した後に寒天培地状のコロニーを数える方法で行った。なお、空気調和機１５は運転しない状態で試験を実施している。

（実験例３）
実験例３として、次に空気浄化装置１４において、銀配合量が３ｗｔ％のリン酸ジルコニウム銀をアクリル系バインダーも用いて２ｇ／ｍ^２塗布したポリエステル樹脂のシート形状のフィルタ部材に、比較例２と同量の黄色ブドウ状球菌の菌液をスプレー塗布後、遮光して３時間放置後、フィルタ部材を取り外し生理食塩水で洗い出しを行った。洗い出し液の菌数は１．０×１０³ＣＦＵ／ｃｃであり、抗菌性能を有していることを確認した。
なお空気調和機１５は運転しない状態で試験を実施している。

（実験例４）
次に実験例４として、さらに光源３に中心ピーク波長４５０ｎｍのＬＥＤを用いて試験を行った。つまり空気浄化装置１４において、銀配合量が３ｗｔ％のリン酸ジルコニウム銀をアクリル系バインダーも用いて２ｇ／ｍ^２塗布したポリエステル樹脂のシート形状のフィルタ部材に、比較例２と同量の黄色ブドウ状球菌の菌液をスプレー塗布後、照射を３時間行い、フィルタ部材を取り外し生理食塩水で洗い出しを行った。なお試験時は外部か
らの光が入らないように遮光した。またフィルタ部材上の平均照度は１５０ＬＵＸとなるように調整した。照射後のフィルタ部材から洗い出した菌の培養後の菌数は４．０×１０となり抗菌効果のあることを確認した。

次に実験例４の空気調和機１５で冷房運転を１時間行い停止後、光源３に中心ピーク波長４５０ｎｍのＬＥＤを用いて試験を行った。照射時間は３時間とし、外部からの光が入らないように遮光した。フィルタ部材上の平均照射光度は１５０ＬＵＸとなるように調整した。３時間照射後のフィルタ部材から洗い出した菌の培養後の菌数は１．０×１０となった。

ここで、冷房運転後は空気調和機１５内が多湿になり、照射時の銀の光触媒反応に必要な水分が豊富に存在するため、活性が向上するものと考えられる。

また、実験例４の空気調和機１５で暖房運転を１時間行い停止後しながら、光源３に中心ピーク波長４５０ｎｍのＬＥＤを用いて試験を行った。照射時間は３時間とし、外部からの光が入らないように遮光した。フィルタ部材上の平均照射光度は１５０ＬＵＸとなるように調整した。３時間照射後のフィルタ部材から洗い出した菌の培養後の菌数は１．２×１０となった。

ここで、暖房運転後は空気調和機１５内が高温になり、光照射時の銀の光触媒反応活性が向上するものと考えられる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態における空気浄化装置の断面図を示すものである。

図３において、１はケーシング、ケーシング１内にフィルタ部材２と光源３が複数個取り付けできるようになっている。４は装置の外部からの空気を吸入または排出する通気孔である。２０は水分を供給する供給部で、フィルタ部材２には銀配合量が３ｗｔ％のリン酸ジルコニウム銀をアクリル系バインダーも用いて２ｇ／ｍ^２塗布したポリエステル樹脂を使用した。図３の空気浄化装置を冷蔵庫の冷蔵室に設置した。

まず比較例３として銀を含まないシート形状のフィルタ部材を用意した。図３の空気浄化装置において、銀を含まないフィルタ部材に黄色ブドウ状球菌の菌液をスプレー塗布後、遮光して３時間放置後、フィルタ部材を取り外し生理食塩水で洗い出しを行い、洗い出し液の菌数がほぼ１．０×１０⁶ＣＦＵ／ｃｃとなるようにした。菌数の計測は、標準寒
天培地に平板希釈し、３５℃で４８時間培養した後に寒天培地状のコロニーを数える方法で行った。なお冷蔵庫は運転しない状態で試験を実施している。

（実験例５）
実験例５として、空気浄化装置において、銀配合量が３ｗｔ％のリン酸ジルコニウム銀をアクリル系バインダーも用いて２ｇ／ｍ^２塗布したポリエステル樹脂のシート形状のフィルタに、比較例３と同量の黄色ブドウ状球菌の菌液をスプレー塗布後、遮光して３時間放置後、フィルタ部材を取り外し生理食塩水で洗い出しを行った。洗い出し液の菌数は１．０×１０³ＣＦＵ／ｃｃであり、抗菌性能を有していることを確認した。なお冷蔵庫は
運転しない状態で試験を実施している。

（実験例６）
次に実験例６として、さらに光源３に中心ピーク波長４７０ｎｍのＬＥＤを用いて試験を行った。つまり空気浄化装置１４において、銀配合量が３ｗｔ％のリン酸ジルコニウム銀をアクリル系バインダーも用いて２ｇ／ｍ^２塗布したポリエステル樹脂のシート形状の
フィルタ部材に、比較例３と同量の黄色ブドウ状球菌の菌液をスプレー塗布後、照射を３時間行い、フィルタ部材を取り外し生理食塩水で洗い出しを行った。なお試験時は外部からの光が入らないように遮光した。またフィルタ部材上の平均照射光度は１５０ＬＵＸとなるように調整した。照射後のフィルタ部材から洗い出した菌の培養後の菌数は３．９×１０となった。実験例５と比較と比較すると、光を照射することで抗菌性能が向上していることが確認された。

（実験例７）
次に実験例７として、冷蔵庫の冷蔵運転を１間行い停止後、光源３に中心ピーク波長４７０ｎｍのＬＥＤを用いて試験を行った。なお、供給部２０から製氷用水を霧化したものを供給しておいた。照射時間は３時間とし、外部からの光が入らないように遮光した。フィルタ部材上の平均照度は１５０ＬＵＸとなるように調整した。３時間照射後のフィルタから洗い出した菌の培養後の菌数は０．９×１０となり、実験例６と比較してさらに抗菌性能が向上していることが確認できた。

実験例７では、空気浄化装置の内部が多湿になり、照射時の銀の光触媒反応に必要な水分が豊富に存在するため、活性が向上するものと考えられる。

以上のように、本発明にかかる空気浄化装置は、光を照射することでフィルタ部材に含まれる銀の抗菌活性を向上させるもので、用途は空気浄化装置に限定されるものではなく、空気調和機、空気清浄機、冷蔵庫等にも応用できる。

本発明の実施の形態１における空気浄化装置を示す断面図 本発明の実施の形態２における空気調和機を示す断面図 本発明の実施の形態３における空気浄化装置を示す断面図

符号の説明

１ ケーシング
２ フィルタ部材
３ 光源
４ 通気孔
１０ ケーシング
１１ 熱交換器
１２ クロスフローファン
１３ 風向ルーバー
１４ 空気浄化装置
１５ 空気調和機
２０ 供給部

Claims (4)

1. 少なくともリン酸ジルコニウム銀を表面上に形成したフィルタ部材と、前記フィルタ部材の表面に波長が４００ｎｍより大きく５２０ｎｍ以下の光を照射可能な発光ダイオードの光源を備えたことを特徴とする空気浄化装置。
2. フィルタ部材表面の少なくとも一部の照度が１００Ｌｕｘ以上であるように、光源を設置したことを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
3. 請求項１記載の空気浄化装置を設けたことを特徴とする空気調和機。
4. 請求項１記載の空気浄化装置を設けたことを特徴とする冷蔵庫。