JPH02207824A - 空気清浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、家庭やオフィス内の悪臭（調理具・食品具・
たばこ臭・体臭・ペットおよびトイレの臭いなど）を浄
化する空気清浄装置に関するものである。

従来の技術 家庭やオフィス内で発生する悪臭（調理具・食品具・た
ばこ臭・ペットおよびトイレ臭など）の成分は、窒素化
合物（アンモニア・アミン類・インドール・スカトール
など）、硫黄化合物（硫化水素・メチルメルカプタン・
硫化メチル・二硫化メチル・二硫化ジメチル等）、アル
デヒド類（ホルムアルデヒド・アセトアルデヒドなど）
、ケトン類（アセトンなど）、アルコール類（メタノー
ル・エタノールなど）、脂肪酸および芳香族化合物など
、多種多様である。

従来、このような悪臭を脱臭する方法として、悪臭物質
と薬剤とを化学反応させる方法、芳香剤で悪臭物質をマ
スキングする方法、活性炭やゼオライトなどで悪臭物質
を吸着する方法および、これらの方法を組み合わせて用
いる方法があった。

以上のように様々な脱臭方法のうち、空気清浄装置にも
っとも良く使用される脱臭剤として活性炭があるが、前
記悪臭成分のうち臭気の強い成分の一つであるアンモニ
ア・メチルアミンなどの低沸点窒素化合物とホルマリン
・アセトアルデヒド低沸点アルデヒド類に対する脱臭性
能が悪かった。

そこで薬品を活性炭に添着した脱臭剤が用いられるよう
になってきた。しかし上記添着炭に於いては、低級窒素
化合物及び低級アルデヒド類は添着されている薬品との
反応で吸着し、高沸点化合物は活性炭自身への物理吸着
であるため、脱臭剤の寿命は数ケ月から半年と短いもの
であり、頻繁に交換する手間と費用が大変であるという
欠点があった。このような煩わしい操作の頻度を大幅に
減少あるいはこの操作そのものが必要でなくなる脱臭方
法として、酸化チタン等の半導体に紫外線を照射し、そ
れによって励起された半導体が有機物などを酸化分解す
る光触媒の利用が試みられている。

発明が解決しようとする課題 光触媒を用いた脱臭方法では一般的によ（使用されてい
る活性炭で脱臭が困難なアセトアルデヒド類およびその
他の悪臭物質を効果的に脱臭し、また、長期間その性能
の維持が可能になった。

ところが、家庭およびオフィス内で発生する悪臭は、ガ
ス成分と共に例えばたばこの煙の中に含まれる高分子物
質にコチン、その化アルカロイド、フェノール類、炭化
水素など）や、塵埃などが混ざりあって存在する。これ
ら高分子物質や塵埃などは悪臭を発生しないものが多い
が、光触媒反応をおこす触媒である半導体表面に付着し
これを覆ってしまうため、触媒にまで紫外線が達せず、
触媒がエネルギーを受けにく（なり光触媒反応が低化し
反応劣化を引き起こす。又その結果、酢酸などの有臭の
中間生成物が発生しやすくなるという課題があった。

本発明は光触媒を用いた空気清浄装置において、中間生
成物による異臭が発生しないようにすることを第一の目
的とするものであ・す、触媒の劣化を防ぎ長寿命化する
ことを第二の目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明の空気清浄装置は、次の４つの手段により上記の
目的を達成するものである。

（手段１）送風機と活性炭層と光触媒層及び紫外線を発
生する電灯とを有し、前記電灯は光触媒層に対向して設
け、前記活性炭層は光触媒層及び電灯の風下側に設けて
なる空気清浄装置とする。

（手段２）送風機と二つの活性炭層と光触媒層及び紫外
線を発生する電灯とを有し、前記電灯は光触媒層に対向
して設け、前記活性炭層のうち一つは光触媒層及び電灯
の風下側に設け、もう一つはび紫外線を発生する電灯と
を有し、前記電灯は光触媒層に対向して設け、前記活性
炭層は光触媒層及び電灯の風下側に設け、さらに前記集
塵部は活性炭層の風上側に設けてなる空気清浄装置とす
る。

（手段４）送風機と集塵部と二つの活性炭層と光触媒層
及び紫外線を発生する電灯とを有し、前記電灯は光触媒
層に対向して設け、前記活性炭層のうち一つは光触媒層
及び電灯の風下側に設け、もう一つは風上側に設け、さ
らに前記集塵部は前記風上側の活性炭層の風上側に設け
てなる空気清浄装置とする。

作　　用 光触媒とは、光のエネルギーを化学的なエネルギーに変
える仲立ちをし、そのもの自身は同等変化しない物質を
指し、はとんどの半導体がその作用を持っている。半導
体に光をあてると価電子帯の電子が光のエネルギーを得
て飛び上がり、伝導帯に移る。これにより生じた電子と
正孔が、周囲の物質に化学的な反応を起こさせる、とい
うのが光触媒作用である。半導体としては一般に活性の
高い酸化チタンが用いられる。酸素存在下で酸化チタン
に約４００ｎｍ以下の波長を持つ紫外光を照射すると、
有機物が酸化などによって分解されることが知られてい
る。光触媒作用は有機物全般に対して働く。

しかし、臭気の強い比較的極性が太き（低沸点のガス状
物質に対する分解作用に比べると、粉塵や煙、極性の小
さい物質や高沸点の物質に対する作用は一般的に極めて
遅い。又、光触媒層は本来半永久的なものであるが、粉
塵や煙、極性の小さい物質や高沸点の物質が光触媒層に
付着すると、光触媒層へ紫外線が届きにくくなり触媒作
用が弱くなると共に、これらが分解するまで、低沸点の
臭気の強い物質の分解が遅くなり、脱臭作用が働かなく
なる。あるいは酢酸などの有臭の中間生成物が発生しや
すくなる。例えば、たばこの煙の臭いを分解しようとし
ても、たばこの煙には臭気物質以外に、ミスト状の煙粒
子や高沸点の物質も含まれており、これらが光触媒層に
付着するため、たばこの臭いの分解は非常に遅くなると
共に、酸っばい臭いがするようになる。

そこで本発明は、第一には光触媒層の風下側において、
酢酸などの有臭の中間生成物を活性炭で物理的に吸着し
、無臭化するものである。さらに第二には、光触媒層よ
りも風上側において、サブミクロンオーダーの゛大きさ
の粉塵や煙を数ミクロンの極微細繊維で成るファイバフ
ィルタや、電気集塵等で捕集し、極性の小さい物質や比
較的高沸点の物質は活性炭で物理的に吸着し、なるべく
分解速度の早い物質のみを光触媒層で反応させ触媒が劣
化しないようにするものである。

実施例 第１図に本発明の手段１に相当する実施例１を示す。第
１図において、１はケーシングで、内部には風上側より
順番に大きな塵を捕集するプレフィルタ２、光触媒層３
、光触媒層３に対向して設けられた紫外線を出す２本の
電灯４、活性炭層８、さらに２台の送風機５を有する。

モしてケーシング１はさらにプレフィルタ２の前方に、
吸い込みグリル６を設け、送風機５の側面に吹き出しグ
リル７を有する構成である。前記プレフィルタ２はプラ
スチック網の粗いもので成っている。光触媒層３はここ
では酸化チタンと酸化タングステンの混合酸化物より成
っているが、これは例えば次のようにして作る。０．５
ｎ＋ｍの厚さのアルミナ−シリカ質のセラミックペーパ
にチタニアゾルを含浸した後４００℃〜７００℃で熱処
理し、その後メタタングステン酸アンモニウムを含浸し
て再び熱処理するなどの方法で酸化チタンと酸化タング
ステンの混合酸化物を担持させて作る。そしてこのセラ
ミックベーパを水ガラス等の接着剤でアルミニウムなど
の基材に貼り付けて光触媒層３とする。酸化チタンとし
てはここではアナターゼ型の結晶が望ましいが、ルチル
型でも良い。混合金属酸化物の担持量は約３００ｇ／＋
Ｊ、光触媒層３の面積は約０．３５−である。又金属酸
化物は酸化チタン単独でも良い。電灯４としては紫外線
を含む光を照射しうるちのであれば良く、照射される紫
外線としては遠紫外線でも近紫外線でも良い。そのよう
な電灯としては、たとえば低圧水銀灯・高圧水銀灯・超
高圧水銀灯等がある。これらの電灯は単独で使用しても
良く、併用しても良い。ここでは１５ｗの複写用蛍光灯
（紫外線出力２．１ｗ、波長３００〜４００ｎｍ、主波
長３７０ｎｍ）を２本使用した。活性炭層８は椰子殻活
性炭で８〜２０メツシユの破砕炭１５０ｇを、不織布で
サンドイッチ状に挟み込むか、あるいは金網又は樹脂ケ
ース等で成型された容器の内部に保持されているもので
ある。この活性炭層８は活性炭繊維又はタブレット状活
性炭あるいはハニカム状活性炭でも良い。又活性炭の原
料は、椰子殻の代わりにパーム・籾殻・石炭・木炭でも
良い。これらの活性炭には薬品が添着してあっても良い
。

上記構成において２台の送風機５を、総送風量約２ｊ　
／ｍ　ｉ　ｎで運転すると、悪臭を含んだ空気は吸い込
みグリル６から吸い込まれて、まずプレフィルタ２で大
きな塵を取り、臭気成分は通過する。次に、極性が大き
く低沸点の物質は、電灯４からの紫外線によって励起さ
れた光触媒層３で分解される。このとき、高沸点物質も
光触媒層３に少し吸着される。これらの分解生成物とし
ては、炭酸ガス・水・窒素酸化物・硫黄酸化物・ＣＣ２
の炭化水素、それに低級のアルコールと低級脂肪酸、た
とえば酢酸などがある。これらの分解生成物と、高沸点
物質などの未分解物質は、次の活性炭層８で吸着されて
、清浄になった空気は吹き出しグリル７より放出される
。電灯４においては紫外線を発生するとともにオゾンも
発生するが、このオゾンも活性炭層８によって取り除く
ことができる。

第２図に本発明の手段２に相当する実施例２を示す。本
実施例においては、プレフィルタ２の風下側に活性炭層
９を設けている。この活性炭層９は活性炭層８と同じも
のであり、椰子殻活性炭で８〜２０メツシユの破砕炭１
５０ｇを、不織布でサンドイッチ状に挟み込むか、ある
いは金網又は樹脂ケース等で成型された容器の内部に保
持されているものである。実施例２においては、極性の
小さい物質や比較的高沸点の物質は活性炭で物理的に吸
着され、なるべく分解速度の早い物質のみを光触媒層で
反応させることで、光触媒層３に高沸点物質が吸着され
ることによって発生する酢酸などの中間生成物の発生を
抑えることができる。

第３図に本発明の手段３に相当する実施例３を、第４図
に本発明の手段４に相当する実施例４を示す。第３図及
び第４図において１０は、極細の繊維で出来たファイバ
フィルタである。実施例３は実施例１において、実施例
４は実施例２において、プレフィルタ２の風下側にサブ
ミクロンオーダの非常に細かい粉塵やたばこの煙などを
捕集するファイバーフィルタを設けたものであり、細か
い粉塵やたばこの煙などが光触媒層３の表面を覆って、
電灯４からの紫外線が光触媒層３に届きに（（なること
によって起こる臭気物質の分解能力の低下や、酢酸など
の中間生成物質の発生を、さらに未然に効率良く防ぐこ
とができるものである。なおファイバフィルタ１０の代
わりに電気集塵を行っても良い。

本実施例に於ける活性炭層やファイバフィルタは永久的
に使用できるものでは無く寿命があるが、ファイバフィ
ルタの集塵能力が劣化したら交換することによって、活
性炭層も吸着能力が落ちたら交換するか、あるいはドラ
イヤなどで加熱し吸着した物質を放出させて再度使用し
ても良い。

又集Ｈ部が電気集塵の場合は、集塵部分のみを洗浄して
再度使うこともできる。

このようにして得られた空気清浄装置の効果を、第５図
に示す様な活性炭層８・活性炭層９やファイバーフィル
タ１０のないものと次のような実際の使用状態よりも苛
酷な方法で比較した。アルミニウムで出来た１＋＋ｆの
箱に各々の空気清浄装置を入れて運転し、そこにたばこ
（セブンスター）１本を自然燃焼させる。この状態で空
気清浄装置を３０分運転した後、空気清浄装置をｌｎｒ
の箱から取り出し、空気清浄装置を再度運転して臭い袋
に取り、５人のパネラ−に臭いを嗅いでもらった。この
作業を、たばこ５本までは１本毎に、それ以降は５本毎
に行った。第１表に実施例１〜４と比較例の、パネラ−
５人の内３人が酸っばい臭いかすると手ｑ断するまでに
、燃焼させたたばこの本数を示す。

第１表 発明の効果 第１表に示す結果で明らかなように、光触媒層の風下化
りに活性炭層を設けることによって酢酸臭をかなり防ぐ
ことができ、さらに光触媒層の風上側にも活性炭層を設
けるとか、ファイバフィルタなどの集塵部を設けること
によって触媒層の劣化を防ぐことができるため酢酸臭が
するまでの時間を引き延ばすことができる。

以上のように本発明の空気清浄装置はアンモニア・低級
アミン・アルデヒド類の臭いを効果的に、脱臭し、かつ
長時間その性能が持続すると共に、万−煙や粉脹、ある
いは高沸点のガス状物質が存在しても、酢酸臭などの異
臭を発生しにくく、優れた脱臭性能を長時間持続できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はそれぞれ本発明の空気清浄装置の各実
施例を示す断面図、第５図は従来の光触媒を用いた空気
清浄装置の断面図である。 ３・・・電灯、４・・・光触媒層、５・・・送風機、８
・９・・・活性炭層、１０・・・ファイバフィルタ。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名８−−ラ２
−往」５ヒレ１１ １０−プフイＪでプイルグ ？−＄−惇及層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）送風機と活性炭層と光触媒層及び紫外線を発生する
   電灯とを有し、前記電灯は光触媒層に対向して設け、前
   記活性炭層は光触媒層及び電灯の風下側に設けてなる空
   気清浄装置。 ２）送風機と二つの活性炭層と光触媒層及び紫外線を発
   生する電灯とを有し、前記電灯は光触媒層に対向して設
   け、前記活性炭層のうち一つは光触媒層及び電灯の風下
   側に設け、もう一つは風上側に設けてなる空気清浄装置
   。 ３）送風機と集塵部と活性炭層と光触媒層及び紫外線を
   発生する電灯とを有し、前記電灯は光触媒層に対向して
   設け、前記活性炭層は光触媒層及び電灯の風下側に設け
   、さらに前記集塵部は活性炭層の風上側に設けてなる空
   気清浄装置。 ４）送風機と集塵部と二つの活性炭層と光触媒層及び紫
   外線を発生する電灯とを有し、前記電灯は光触媒層に対
   向して設け、前記活性炭層のうち一つは光触媒層及び電
   灯の風下側に設け、もう一つは風上側に設け、さらに前
   記集塵部は前記風上側の活性炭層の風上側に設けてなる
   空気清浄装置。