JP7537706B2 - 空気清浄ユニット及び空気清浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気清浄ユニット及び空気清浄装置に関する。

空気中の臭気、塵、菌、及びウイルスなどを除去する空気清浄装置は、業務用または家庭用など様々な分野で活用されている。空気清浄装置として、例えば、オゾン、プラズマ、紫外線、又は光触媒を利用した装置がある。光触媒を用いた空気清浄装置は、騒音、大きさ、コストの面で、他の装置より優れている。

光触媒、例えば、二酸化チタン、酸化タングステンに光を照射すると、空気中の水や酸素と反応して、活性酸素を生成し、強力な酸化作用を持つ活性酸素により、脱臭または殺菌などの効果を発揮する。光触媒を利用した空気清浄装置として、例えば、特許文献１に開示された装置がある。

特許文献１に開示された空気清浄装置は、光触媒を活性化させる光源と、光源の周囲に配置された光触媒を含む脱臭フィルタと、脱臭フィルタに空気を送るファンを備える。ファンを稼働させて脱臭フィルタに空気を送り込み、脱臭フィルタの光触媒により空気の清浄化を図っている。

特開２００９－７８０５８号公報

特許文献１に開示された空気清浄装置において、空気は、脱臭フィルタを通過するときのみ光触媒と接触するので、接触時間は短く清浄効果は充分ではなかった。また、ファンは、空気が脱臭フィルタを通過できるだけの風力を備える必要があり、ファンが大型化し消費電力も大きいという問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、コンパクトで消費電力を節約できるとともに、充分な清浄効果が得られる、空気清浄ユニット及び空気清浄装置を提供することを目的とする。

本願発明の空気清浄装置は、光触媒を用いて空気を浄化する装置であって、
装置本体には、浄化される空気の吸込口と浄化された空気の排出口と、空気の吸込口から複数の空気清浄ユニットの間を経て排出口まで空気を送る送風部と上記の光触媒を活性化させる光を発するＬＥＤによる光源と送風部及び光源を駆動する電源とを備え、
複数の空気清浄ユニットは、両面に光感応性の光触媒をコーティングした透明性または透光性を備える基板からなり、上記の装置本体の壁面に櫛の歯状に配列されて取り付けられており、浄化される空気が通気部を通って複数の空気清浄ユニットの間を蛇行しながら移動するように構成され、
上記の光源は、空気清浄ユニットの通気部において、光源から直接基板に入射した光が基板中を透過して、一つの空気清浄ユニットの両面にコーティングされた光触媒を活性化させる位置に配置されて、上記基板に可視光を照射することを特徴とする。

前記基材は、不織布で形成されたシート部材であり、
前記光触媒部は、前記シート部材に前記光触媒が含浸又は塗布された、
こととしてもよい。

前記基材は、透明性または透光性を備える基板であり、
前記光触媒部は、前記基板に前記光触媒がコーティングされた、
こととしてもよい。

前記光触媒は、二酸化チタンである、
こととしてもよい。

前記光触媒は、前記二酸化チタンに金属イオンがドープされた、
こととしてもよい。

前記光触媒部は、ハイドロキシアパタイトで被覆された、
こととしてもよい。

本発明の第２の観点に係る空気清浄装置は、
光源と、
上記の何れか１つに記載された複数の空気清浄ユニットと、
前記空気清浄ユニットに空気を送る送風部と、を備える。

前記複数の空気清浄ユニットは、第１空気清浄ユニットと、当該第１空気清浄ユニットと間隔を隔てて積層された第２空気清浄ユニットと、を備え、
前記第１空気清浄ユニットと前記第２空気清浄ユニットとは、各々の前記光触媒部と前記通気部の位置が逆になるように配置されて積層された、
こととしてもよい。

前記光源は、ＬＥＤである、
こととしてもよい。

前記光源と前記送風部に電力を供給する蓄電池、
を更に備える、
こととしてもよい。

本発明によれば、コンパクトで消費電力を節約できるとともに、充分な清浄効果が得られる、空気清浄ユニット及び空気清浄装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る空気清浄装置の外観を示す概略図である。 空気清浄装置の構造を示す図である。 空気清浄ユニットの外観図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＸ－Ｘ線で切断したときの断面図である。 空気清浄ユニットを積層して使用する場合を示し、（ａ）は第１空気清浄ユニット及び第３空気清浄ユニットの上面図であり、（ｂ）は、第２空気清浄ユニットの上面図である。 空気清浄ユニットを積層して使用する場合の側面図である。 ラックの要部を示す図である。 変形例１の空気清浄装置の概念図である。 図７の破線で囲われた部分を拡大した図である。 変形例２の空気清浄装置の概念図である。 図９の破線で囲われた部分を拡大した図である。 光触媒部の表面構造を示し、（ａ）は、従来の表面構造、（ｂ）は、本実施の形態の表面構造を示す。

本発明の実施の形態に係る空気清浄装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図において、空気清浄装置の空気清浄ユニットを積層する方向を上下方向、矩形状の空気清浄ユニットの長手方向を左右方向、上下方向及び左右方向の双方に垂直な方向を前後方向とする。上下・左右・前後の方向は、本実施の形態を説明するために任意に定められた方向である。

（実施の形態）
本実施の形態に係る空気清浄装置１は、図１に外観を示すように、箱型に形成され、吸込口１１から空気を取り入れ、内部の光触媒で空気中のウイルス、細菌等を不活性化して、空気を清浄化する装置である。図２に示すように、空気清浄装置１は、本体１０と、送風部２０と、空気清浄ユニット３０と、ラック４０と、電源５０と、光源６０と、を備える。

本体１０は、空気清浄装置１の構成部品を内部に収容するケース部材であり、合成樹脂で形成されている。本体１０の上面には、外部の空気を取り込むための吸込口１１が形成され、下面には、本体１０の内部に取り込まれた空気を吐き出すための排出口１２が形成されている。本実施の形態では、吸込口１１と排出口１２とは、互いに対向する位置に配置され、吸込口１１から取り込まれた空気は、上方から下方の排出口１２に向けて流れる。

送風部２０は、吸込口１１の近傍に配置され、吸込口１１から入った空気を、空気清浄ユニット３０に向けて送る。送風部２０は、ファンと、ファンを回転させるモータとを備える（図示せず）。ファンとして、例えば、シロッコファン、プロペラファンが用いられる。モータとして、例えば、インバータ回路により周波数制御するインバータモータが使用される。モータは、後述する電源５０により駆動される。ファンの回転数は、使用者の操作により変更することができる。

空気清浄ユニット３０は、送風部２０により送られた空気に含まれる塵、細菌、ウイルスを、光触媒により除去するユニットである。空気清浄ユニット３０は、図３に示すように、フレーム３１と、光触媒部３２と、通気部３３とを備える。

フレーム３１は、矩形状に形成された合成樹脂製の枠体であり、内部が第１領域３１ａと第２領域３１ｂに区分けされている。第１領域３１ａと第２領域３１ｂは、フレーム３１の内部を前後方向の境界線３１ｃにより、左右に区分けされた領域である。図３（ａ）（ｂ）では、第１領域３１ａは第２領域３１ｂより大きく形成されている。第１領域３１ａと第２領域３１ｂの大きさは、同じでもよいし、第２領域３１ｂが第１領域３１ａより大きくてもよい。また、境界線３１ｃの部分に枠材を配置して、後述する不織布や透明性または透光性を備える基板を固定するために使用してもよい。

光触媒部３２は、フレーム３１の第１領域３１ａに配置される。光触媒部３２は、光触媒を含み、第１領域３１ａの表面を通過する空気を浄化する。

光触媒部３２は、基材に光触媒を担持させて形成される。基材として、本実施の形態では、不織布で形成されたシート部材を用いる。シート部材は、フレーム３１の第１領域３１ａを覆うようにして、フレーム３１の枠の部分に貼り付けられる。

光触媒として、金属イオン、半導体等が用いられ、半導体の光触媒として、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、ガリウムリン（ＧａＰ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３））を用いる。二酸化チタンは、安価で化学的安定性も優れており、本実施の形態では二酸化チタン（以下、「酸化チタン」という。）を例に用いて説明する。

不織布は、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリプロピレンなどを原料として使用して製造された不織布を用いる。酸化チタンとバインダ（接着剤）等を混合した液体に不織布を含浸又は塗布して、酸化チタンを不織布に担持させる。シート部材に酸化チタンを担持させたものを、以下、酸化チタンシートという。酸化チタンシートを予め作成することにより、使用するフレーム３１の第１領域３１ａの大きさに応じて、切り取って使用することができる。

また、光触媒として、可視光応答型の光触媒を用いることができる。可視光応答型の光触媒として、例えば、酸化チタンに金属イオンをドープしたものを使用する。酸化チタンは、紫外線が照射されたときは、空気の浄化作用が強いが、可視光に対する活性はよくない。酸化チタンに金属イオンをドープすると、可視光に対する応答性が高くなることが知られている。このような可視光応答型の光触媒を使用することで、ＬＥＤ等の可視光を利用して空気を清浄させることができる。金属イオンとして、鉄、白金、クロム、銅イオン等を使用する。

また、光触媒部３２は、ハイドロキシアパタイト（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２）で被覆してもよい。ハイドロキシアパタイトは、塩基性リン酸カルシウムである。ハイドロキシアパタイトは、物質の吸着性に優れた特性を有し、特に、細菌、ウイルス、アンモニアなどアミノ酸を吸着する。しかし、吸着性は飽和状態となるので、定期的な交換が必要である。一方、光触媒である酸化チタンは、強い酸化力により接触した細菌、ウイルス等を分解処理できるが、吸着力は劣る。したがって、光触媒である酸化チタンにハイドロキシアパタイトを被覆することにより、空気中の多くの有害物質を吸着して、優れた空気清浄効果を発揮することができる。なお、ハイドロキシアパタイトの代わりに、同じく吸着性の優れた、チタンアパタイト（ＴｉＣａ_９（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２）を使用してもよい。チタンアパタイトは、カルシウムヒドロキシアパタイト（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２）の成分にチタンを混ぜてカルシウムの１つがチタンに置き換わったものである。

通気部３３は、光触媒部３２により浄化された空気を通過させ、空気清浄装置１の下方に向けて送る。通気部３３は、フレーム３１の第２領域３１ｂに配置され、不織布に形成されたシート部材に、空気を通過させる通気孔３３ａが形成されている。シート部材は、フレーム３１の第２領域３１ｂを覆うようにして、フレーム３１の枠の部分に貼り付けられる。通気孔３３ａは、図３（ａ）に示すように、シート部材に設けた複数の貫通孔である。通気部３３は、複数の通気孔３３ａを、シート部材に形成するのではなく、第２領域３１ｂの全体、すなわち、第２領域３１ｂ自体を、通気孔として形成してもよい。

空気清浄装置１は、図２に示すように、３つの同一の空気清浄ユニット３０を含む。３つの空気清浄ユニット３０は、所定の間隔を隔てて上下方向に積層され、対向する空気清浄ユニット３０は、光触媒部３２と通気部３３の位置を逆にして積層される。また、対向する空気清浄ユニット３０の間に、光源６０が配置される。３つの空気清浄ユニット３０の配置関係、光源６０の配置関係については、後述する。

電源５０は、電力線により、送風部２０と光源６０とに接続され、送風部２０と光源６０に電力を供給する。電源５０は、スマートフォン等に搭載されるリチウム電池等のモバイルバッテリが用いられる。モバイルバッテリは、薄型の蓄電池であり、空気清浄装置１の蓄電状態に応じて、適宜充電して使用される。

本実施の形態では、後述するように光源６０としてＬＥＤを用いることが好ましいこと、送風部２０は、空気清浄ユニット３０の表面を流れるだけの空気流を生じさせればよいこと、から消費電力を少なくできる。したがって、モバイルバッテリ等の小型の蓄電池を使用することができる。蓄電池を使用することにより、電力を取得するためのプラグが不要になり、空気清浄装置１は、持ち運びが可能となり、装置自体を小型化させることができる。

光源６０は、空気清浄ユニット３０に光を照射して、光触媒を活性化させる。光源６０は、紫外線ランプ、白色灯、蛍光灯、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を使用することができる。光触媒として、酸化チタンに金属イオンをドープしたものを使用する場合には、可視光応答性がよいので、ＬＥＤを使用することができる。ＬＥＤを使用した場合には、他の光源と比較して、寿命が長く、長期間交換せずに使用できるとともに、消費電力も少ないので、コストも削減できる。また、省電力、長寿命のＬＥＤを使用することで、カーボンニュートラルの実現に貢献することができる。

光源６０として、ＬＥＤを使用するときには、白色ＬＥＤを使用してもよい。白色ＬＥＤを使用することで、ＵＶ－ＬＥＤを使用する場合と比較して、低コストで高輝度の光源を提供できるとともに、大型の冷却装置も不要となる。したがって、空気清浄装置１を小型することができる。

３つの空気清浄ユニット３０の位置関係、及び光源６０の位置関係を、図４、５を用いて、詳述する。３つの空気清浄ユニットとして、第１空気清浄ユニット３０１、第２空気清浄ユニット３０２、及び第３空気清浄ユニット３０３を使用する。これらの空気清浄ユニット３０は、それぞれ光触媒部３２と通気部３３とを備える。図面では通気部３３には複数の通気孔３３ａは示していない。通気部３３は、複数の通気孔３３ａであってもよいし、第２領域３１ｂ自体を通気孔としてもよい。これらの空気清浄ユニット３０は、ラック４０に搭載される。以後、説明の内容に応じて、空気清浄ユニット３０と、第１空気清浄ユニット３０１、第２空気清浄ユニット３０２、及び第３空気清浄ユニット３０３と、を使い分けて説明する。

ラック４０は、図５、６に示すように、左右に対向して配置された第１側板４０１と、第２側板４０２と、を備える。第１側板４０１と第２側板の４０２の対向する壁面には、図６に示すように、前後方向に伸びる保持部材４０１ａ、４０２ａが取り付けられる。保持部材４０１ａ、４０２ａは、上下方向の切断面がコ字状に形成された溝部４０１ａａ、４０２ａａを備える。各空気清浄ユニット３０は、溝部４０１ａａと溝部４０２ａａに、その短辺をスライドして挿入され、第１側板４０１と第２側板４０２の間に保持される。各空気清浄ユニット３０は、ストッパ（図示せず）により、溝部４０１ａａ、溝部４０２ａａに固定されてもよいし、ラック４０の前後方向に対向して板材を取り付けて、空気清浄ユニット３０を前後方向から挟み込むことで固定してもよい。

第１空気清浄ユニット３０１、第２空気清浄ユニット３０２、及び第３空気清浄ユニット３０３は、図５に示すように、この順番に、上下方向に間隔を隔てて積層されて、ラック４０に配置される。３つの空気清浄ユニット３０は、対向する空気清浄ユニット３０間において、方向を逆にして配置される。すなわち、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２は、図４、５に示すように、光触媒部３２と通気部３３とが逆になるように配置される。第１空気清浄ユニット３０１では、光触媒部３２が右側、通気部３３が左側であるが、第２空気清浄ユニット３０２では、光触媒部３２が左側、通気部３３が右側、と左右が逆となるように配置される。第３空気清浄ユニット３０３は、第１空気清浄ユニット３０１と同一方向に配置される。

上述のように３つの空気清浄ユニット３０を配置することで、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２の通気部３３は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、上面視で左右対称となる位置に配置される。送風部２０により空気が送られると、第１空気清浄ユニット３０１の通気部３３と第２空気清浄ユニット３０２の通気部３３との間に空気流が発生する。第２空気清浄ユニット３０２と第３空気清浄ユニット３０３の通気部３３も上面視で左右対称となる位置に配置され、第２空気清浄ユニット３０２の通気部３３と第３空気清浄ユニット３０３の通気部３３との間に空気流が発生する。したがって、吸込口１１から入った空気は、左右に蛇行しながら流れて、排出口１２から排出される。

光源６０は、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２の間、及び第２空気清浄ユニット３０２と第３空気清浄ユニット３０３の間、に配置される。第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２の間の光源６０は、ラック４０の第２側板４０２に取り付けられる。第２空気清浄ユニット３０２と第３空気清浄ユニット３０３の間の光源６０は、ラック４０の第１側板４０１に取り付けられる。したがって、２つの光源６０は、上面視で左右対称に配置される。

このように、吸込口１１から吸い込まれた空気は、対向する空気清浄ユニット３０の間を蛇行して流れて、充分に光触媒と接触して浄化される。また、空気清浄ユニット３０間に取り付けられる光源６０は、第１側板４０１と第２側板４０２に交互に設置されるので、光源６０の個数を最小限に抑えながら、光触媒の効果を発揮できる。

（空気清浄の方法）
空気清浄装置１を用いて、空気を清浄する方法について、図２、５を用いて説明する。使用者が、空気清浄装置１のスイッチ（図示せず）をオンにすることにより、運転が開始される。スイッチがオンになることで、電源５０から電力が供給され、送風部２０のモータ（図示せず）が駆動され、ファンが可動し、光源６０が点灯する。

ファンが可動すると、図２に示すように、外部の空気は、吸込口１１から流入し空気清浄装置１の内部に吸い込まれる。吸い込まれた空気は、図５に示すように、第１空気清浄ユニット３０１の表面３０１ａを右方向に流れ、通気部３３を通過する。第１空気清浄ユニット３０１の表面３０１ａを空気が流れるときに、空気は、光触媒部３２の光触媒により清浄化される。

第１空気清浄ユニット３０１の通気部３３を通過した空気は、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２の間を左方向に流れる。そのとき、第１空気清浄ユニット３０１の裏面３０１ｂと第２空気清浄ユニット３０２の表面３０２ａに空気が接触することにより、空気は、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２の光触媒部３２の光触媒により、清浄化される。

第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２の間を流れた空気は、第２空気清浄ユニット３０２の通気部３３を通過して、第２空気清浄ユニット３０２と第３空気清浄ユニット３０３との間を右方向に流れる。そのとき、第２空気清浄ユニット３０２の裏面３０２ｂと第３空気清浄ユニット３０３の表面３０３ａに空気が接触することにより、空気は、第２空気清浄ユニット３０２と第３空気清浄ユニット３０３の光触媒部３２の光触媒により、清浄化される。

第２空気清浄ユニット３０２と第３空気清浄ユニット３０３の間を流れた空気は、第３空気清浄ユニット３０３の通気部３３を通過して、第３空気清浄ユニット３０３の裏面３０３ｂを左方向に流れて、排出口１２から外部に排出される。

なお、送風部２０のファンの回転速度は変更できるので、空気の流れを促進させて浄化作用を増加させたい場合には回転速度を上げ、送風部２０の騒音低減を優先する場合には、回転速度を下げる。

（変形例１）
実施の形態では、空気清浄ユニット３０を３つ備える空気清浄装置１を説明したが、空気清浄装置は、３つ以上の空気清浄ユニット３０を備えてもよい。本変形例の空気清浄装置を、図７、８を参照して説明する。

空気清浄装置１００は、本体１０と、送風部と、空気清浄ユニットである第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２と、ラック４０と、電源と、光源６０と、を備える。空気清浄装置１００の構成要素の構造は、空気清浄装置１と同一である。各要素の構造は、既に上述したので省略する。また、送風部と電源は、図示を省略している。

本変形例では、空気清浄ユニット３０の通気部３３を、第２領域３１ｂの全てを開口部とする通気孔としたので、図では通気部３３は省略し、光触媒部３２のみを図示している。光触媒部３２は、不織布で形成したシート部材に、光触媒を含浸又は塗布したものを使用する。

本変形例では、ラック４０の第１側板４０１の壁面に第１空気清浄ユニット３０１が所定の間隔を隔てて取付けられ、第２側板４０２の壁面に第２空気清浄ユニット３０２が所定の間隔を隔てて取付けられる。第１側板４０１と第２側板４０２を前後方向から見ると、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２は、それぞれ櫛の歯状に配列されている。図７では、第１側板４０１に３枚の第１空気清浄ユニット３０１が取り付けられ、第２側板４０２に２枚の第２空気清浄ユニット３０２が取り付けられている。それぞれの側板に取り付けられる空気清浄ユニット３０は、２枚以上又は３枚以上でもよい。第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２とは、空気清浄装置１００の内部で、互いに対向され、交互に配列するように配置される。

光源６０は、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２との間に、実施の形態と相違して、ラック４０の第１側板４０１と第２側板４０２の双方に取り付けられる。光源６０を増やしたことにより、光触媒の活性化を向上させることができる。

空気清浄装置１００を駆動させると、吸込口１１から入った空気は、櫛の歯状に配置された第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２との間を、左右に蛇行しながら移動して、排出口１２から吹き出される。空気は、本体１０の中で、第１空気清浄ユニット３１０と第２空気清浄ユニット３０２の光触媒部３２の光触媒と充分に接触しながら移動される。そして、吸込口１１から流入した空気中のウイルス７０は、不活性化されて排出口１２から排出される。

より具体的には、図８に示すように、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２の光触媒部３２の光触媒は、光源６０から発せられた光を吸収する。そして、光を吸収した酸化チタンは、電子が励起され、電子と電子が抜けた後の正孔とにより、活性酸素を生じて、空気中のウイルス等を不活性化する。

本変形例では、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２を櫛の歯状に配置して光触媒と空気との接触面積を増加させたので、清浄効果を高めることができる。また、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２の間に、第１側板４０１と第２側板４０２の双方に光源６０を取り付け、空気清浄ユニット３０に、左右双方向から光源６０の光を照射したので、光触媒の活性を促進させことができる。

（変形例２）
実施の形態及び変形例１では、空気清浄ユニット３０の基材として、不織布を使用した例を用いて説明した。基材は、不織布でなくてもよく、透明性または透光性を備える基板を用いることができる。基材としてガラス基板を用いた変形例を、図９、１０を参照して説明する。

ここで、透明性とは、光がその物体を透過して、物体の向こう側が見通せる物体の性質をいう。透明性を備える物体として、ガラス、高分子材料で形成された樹脂、例えば、ＰＭＭＡ（アクリル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネイト）等がある。透光性とは、その物体を透過する光が拡散されるため、向こう側の形状等を明確に認識できない物体の性質をいう。透光性を備える物体として、アルミナ、ＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）等のセラミックがある。

空気清浄装置２００は、本体１０と、送風部と、空気清浄ユニットである第１空気清浄ユニット３０１、第２空気清浄ユニット３０２と、ラック４０と、電源と、光源６０と、を備える。空気清浄装置２００の構成要素の構造は、空気清浄ユニットの基材としてガラス基板を用いた以外は、空気清浄装置１と同一である。また、送風部と電源は、図示を省略している。

空気清浄ユニット３０は、光触媒部３２と通気部３３を有するが、変形例１と同様に、通気部３３は、第２領域３１ｂの全てを開口部として形成したので、図では通気部３３は省略し、光触媒部３２のみを図示している。

空気清浄ユニット３０の基材として、ガラス基板を用い、当該基板に、光触媒をコーティングする。当該基板への光触媒のコーティングは、例えば、チタニウム化合物を変性した溶液をミスト状または蒸気状にしてガラスに吹き付ける、又は酸化チタンを加熱焼成して当該基板に固定する等の方法を用いる。

空気清浄ユニット３０は、変形例１と同様に、第１側板４０１の壁面に第１空気清浄ユニット３０１が、第２側板４０２に第２空気清浄ユニット３０２が、それぞれ櫛の歯状に配列されて取付けられる。図９では、第１側板４０１に４枚の第１空気清浄ユニット３０１が取り付けられ、第２側板４０２に３枚の第２空気清浄ユニット３０２が取り付けられている。それぞれの側板に取り付けられる空気清浄ユニット３０は、３枚以上又は４枚以上でもよい。

光源６０は、ラック４０の第１側板４０１と第２側板４０２の双方に取り付けられる。光源６０は、実施の形態及び変形例１と相違して、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２の間ではなく、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２のそれぞれの通気部３３があるところに取り付けられる。したがって、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２は、間隔を狭めて配置させることができる。そのため、実施の形態及び変形例１よりも、多くの第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２を取り付けられる。

空気清浄装置２００を駆動させると、吸込口１１から入った空気は、櫛の歯状に配置された第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２との間を、左右に蛇行しながら移動して、排出口１２から吹き出される。空気は、本体１０の中で、第１空気清浄ユニット３１０と第２空気清浄ユニット３０２にコーティングされた光触媒と十分に接触しながら移動される。また、基材としてガラス基板を使用したので、光源６０から発する光は、図１０に示すように、ガラス基板を透過して、一つのガラス基板の一方の面から他方の面に達して、両面にコーティングされた光触媒を活性化させる。また、通過した光は、第１空気清浄ユニット３０１から第２空気清浄ユニット３０２、又はその逆に達して、光触媒を活性化させる。このように、吸込口１１から入った空気は、空気清浄装置２００の内部で浄化され、空気中のウイルス７０等は不活性化されて、排出口１２から排出される。

本変形例では、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２を櫛の歯状に形成して清浄効果を高めるともに、空気清浄ユニット３０に、左右の双方向から光源６０の光を照射したので、光触媒の活性を促進させことができる。また、基材として透明性または透光性を備える基板を使用したので、光源６０からの光は当該基板を透過して、一つの空気清浄ユニット３０の両面にコーティングされた光触媒を活性化させるのみならず、別の空気清浄ユニット３０の光触媒も活性化させることができる。更に、光源６０を空気清浄ユニット３０の通気部３３に配置することにより、空気清浄ユニット３０の設置数を増やすことができる。

本実施の形態に係る空気清浄ユニット３０によれば、空気は、空気清浄ユニット３０の表面を流れる間、光触媒と接触するので、光触媒と十分な接触時間を確保して光触媒を活性化させることができる。また、空気は、空気清浄ユニットの光触媒部３２を通過する必要はないので、出力の小さいファンでもよく、空気清浄装置１を小型化させることができる。

本実施の形態に係る空気清浄ユニット３０によれば、可視光応答型の光触媒を用いて空気清浄ができるので、太陽光の有効利用、室内での使用を促進することができ、空気清浄装置１の設置場所を限定することなく使用することができる。

本実施の形態の空気清浄装置１は、同一の空気清浄ユニット３０を、方向を逆にして積層して形成した。したがって、同一の空気清浄ユニット３０を、所望する空気清浄装置１に必要な数だけ量産することができ、製造効率を上げることができる。

本実施の形態の空気清浄装置１によれば、複数の空気清浄ユニット３０を積層することで、各空気清浄ユニット３０の両面の光触媒部３２と接触するので、浄化作用が高い。

本変形例１、２によれば、複数の空気清浄ユニットを櫛の歯状に配置することで、従来の空気清浄装置の数十～数百倍の浄化性能を発揮することができる。

本実施の形態、本変形例１、２では、基材として、不織布を用いたシート部材、ガラス基板等の透明性または透光性のある基盤を説明したが、金属板、セラミック板等を用いてもよい。

本実施の形態では、送風部２０は、吸込口１１の近傍に配置される、と説明したが、排出口１２の近傍に配置してもよい。

本実施の形態では、空気清浄ユニット３０を空気清浄装置１の内部に設置する例を説明した。しかし、図１に示すように、可視光応答型の光触媒８０、例えば、酸化チタンを金属イオンでドープした光触媒を、空気清浄装置１の本体１０の外表面にコーティングしてもよい。このようなコーシングを施すことにより、室内に置かれた空気清浄装置１の表面の殺菌も可能である。

本実施の形態では、図１に示すように、１つの空気清浄装置１を用いて説明した。空気清浄装置１は、１つではなく、上下方向に別の空気清浄装置１を重ねて連結して使用してもよい。複数の空気清浄装置１を連結して使用することにより、清浄化の性能を向上させることができる。

本実施の形態では、図１１（ａ）に示すように、表面が平坦である光触媒部３２を前提として説明した。しかし、図１１（ｂ）に示すように、光触媒部３２の表面に複数の凸部３２ａを形成してもよい。このような表面構造とすることにより、光触媒部３２の表面積が増加し、光触媒部３２に接触する有害物質であるウイルス７０等の量が多くなり、高い清浄効果を発揮することができる。

本実施の形態では、フレーム３１の形状は矩形状であると説明したが、フレーム３１の形状は、空気清浄装置１の本体１０の形状に応じて、例えば、円形のフレームを使用してもよい。

上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

本発明は、空気清浄ユニット及び空気清浄装置に、好適である。

１、１００、２００ 空気清浄装置
１０ 本体
１１ 吸込口
１２ 排出口
２０ 送風部
３０ 空気清浄ユニット
３１ フレーム
３１ａ 第１領域
３１ｂ 第２領域
３１ｃ 境界線
３２ 光触媒部
３２ａ 凸部
３３ 通気部
３３ａ 通気孔
４０ ラック
５０ 電源
６０ 光源
７０ ウイルス
８０ 光触媒
３０１ 第１空気清浄ユニット
３０２ 第２空気清浄ユニット
３０３ 第３空気清浄ユニット
３０１ａ、３０２ａ、３０３ａ 表面
３０１ｂ、３０２ｂ、３０３ｂ 裏面
４０１ 第１側板
４０２ 第２側板
４０１ａ、４０２ａ 保持部材
４０１ａａ、４０２ａａ 溝部

Claims (1)

1. 光触媒を用いて空気を浄化する装置であって、
   装置本体には、浄化される空気の吸込口と浄化された空気の排出口と、空気の吸込口から複数の空気清浄ユニットの間を経て排出口まで空気を送る送風部と上記の光触媒を活性化させる光を発するＬＥＤによる光源と送風部及び光源を駆動する電源とを備え、
   複数の空気清浄ユニットは、両面に光感応性の光触媒をコーティングした透明性または透光性を備える基板からなり、上記の装置本体の壁面に櫛の歯状に配列されて取り付けられており、浄化される空気が通気部を通って複数の空気清浄ユニットの間を蛇行しながら移動するように構成され、
   上記の光源は、空気清浄ユニットの通気部において、光源から直接基板に入射した光が基板中を透過して、一つの空気清浄ユニットの両面にコーティングされた光触媒を活性化させる位置に配置されて、上記基板に可視光を照射することを特徴とする空気清浄装置。

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