KR20220125158A - 제균 정화 장치 - Google Patents

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KR20220125158A
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오사무 츠자키
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도시바 라이텍쿠 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 가스 정화, 및 세균이나 바이러스 등의 효과적인 제균이나 불활성화를 실시할 수 있는 제균 정화 장치를 제공하는 것으로,
실시 형태에 관한 제균 정화 장치는 시트와, 상기 시트에 담지된 복수의 광촉매를 갖는 광촉매 필터; 및 상기 광촉매 필터와 대향하고 제1 발광 소자와, 제2 발광 소자를 갖는 광원;을 구비하고 있으며, 상기 제1 발광 소자는 피크 파장이 315 ㎚ 이상, 400 ㎚ 이하의 자외광을 조사하며, 상기 제2 발광 소자는 피크 파장이 280 ㎚ 이하의 자외광을 조사한다.

Description

제균 정화 장치{SANITIZATION AND PURIFICATION APPARATUS}
본 발명의 실시 형태는 제균 정화 장치에 관한 것이다.
건강 의식의 고양을 반영하여 전차나 자동차 등의 차 내, 냉장고 내, 거주 공간 등의 소위, 폐쇄 공간에서의 가스의 정화(예를 들어, 공기의 정화)의 요망이 높아지고 있다. 예를 들어, 식물로부터 발생하는 암모니아나 에틸렌의 제거, 담배 연기에 포함되는 아세트알데히드 등의 VOC(Volatile Organic Compounds; 휘발성 유기 화합물)의 제거, 탈취 등의 요구가 높아지고 있다.　
그 때문에, 복수의 발광 다이오드를 갖는 광원과, 광촉매가 담지된 광촉매 필터를 구비한 광촉매 장치가 제안되어 있다.
여기에서 일반적으로는, 광촉매 필터에는 소위 자외광 응답형의 광촉매가 사용된다. 그 때문에, 광원에는 자외광을 조사하는 발광 다이오드가 사용된다. 자외광에는 살균 작용이 있으므로, 자외광을 조사하는 발광 다이오드를 구비한 광촉매 장치로 하면, 광촉매 작용에 의해 생성된 활성 산소종 등에 의해 가스의 정화를 실시할 수 있고, 또한 생성된 활성 산소종 등과, 자외광에 의해 세균이나 바이러스를 어느 정도 제균하거나 불활성화할 수 있다.
그러나, 최근에는 세균이나 바이러스 등의 제균이나 불활성화를 보다 효과적으로 실시하는 것이 요구되고 있다. 이 경우, 탈취 등의 가스의 정화를 실시하는 광촉매 장치와, 세균이나 바이러스 등의 제균이나 불활성화를 실시하는 살균 장치를 설치할 수도 있지만, 이와 같이 하면 장치의 대형화, 고비용화, 설치 공간의 증대 등을 초래하게 된다.　
그래서, 가스의 정화, 및 세균이나 바이러스 등의 효과적인 제균이나 불활성화를 실시할 수 있는 기술의 개발이 요망되고 있었다.
일본 공개 특허 제2011-218073호 공보 일본 실용신안등록 제3228240호 공보
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 가스의 정화 및 세균이나 바이러스 등의 효과적인 제균이나 불활성화를 실시할 수 있는 제균 정화 장치를 제공하는 것이다.
실시 형태에 관한 제균 정화 장치는 시트와, 상기 시트에 담지된 복수의 광촉매를 갖는 광촉매 필터; 및 상기 광촉매 필터와 대향하고 제1 발광 소자와, 제2 발광 소자를 갖는 광원;을 구비하고 있다. 상기 제1 발광 소자는 피크 파장이 315 ㎚ 이상, 400 ㎚ 이하의 자외광을 조사한다. 상기 제2 발광 소자는 피크 파장이 280 ㎚ 이하의 자외광을 조사한다.
본 발명의 실시 형태에 의하면 가스의 정화, 및 세균이나 바이러스 등의 효과적인 제균이나 불활성화를 실시할 수 있는 제균 정화 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 제균 정화 장치를 예시하기 위한 모식 분해도이다.
도 2는 도 1에서의 제균 정화 장치의 A-A선 방향의 모식 단면도이다.
도 3a, 도 3b는 다른 실시 형태에 관한 제균 정화 장치를 예시하기 위한 모식 단면도이다.
도 4a, 도 4b는 비교예에 관한 제균 정화 장치를 예시하기 위한 모식 단면도이다.
도 5는 폐쇄 공간에서의 부유균의 제균 효과를 예시하기 위한 그래프이다.
도 6은 광원과 광촉매 필터의 배치의 효과에 대해서 예시하기 위한 그래프이다.
이하, 도면을 참조하면서 실시 형태에 대해서 예시한다. 또한, 각 도면 중, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 적절히 생략한다.　
도 1은 본 실시 형태에 관한 제균 정화 장치(1)를 예시하기 위한 모식 분해도이다.　
도 2는 도 1에서의 제균 정화 장치(1)의 A-A선 방향의 모식 단면도이다.　
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 제균 정화 장치(1)는, 예를 들면 프레임(2), 덮개(3), 광원(4) 및 광촉매 필터(5)를 갖는다.
프레임(2)은 상자 형상을 나타내고 있다. 가스(G)의 유입측에서 본 경우에, 프레임(2)의 윤곽은 도 1에 예시한 바와 같이 대략 사각형으로 할 수 있다. 이 경우, 프레임(2)의 윤곽은 예를 들어, 대략 다각형으로 할 수도 있다. 단, 후술하는 광원(4) 및 광촉매 필터(5)의 착탈이나 공간 효율을 고려하면, 프레임(2)의 윤곽은, 대략 사각형으로 하는 것이 바람직하다.
프레임(2)의 일방의 단부(2a)는 개구되어 있다. 프레임(2)의, 단부(2a)에 대향하는 단부(2b)는 폐쇄되어 있다. 프레임(2)의 일방의 측면(2c)에는 구멍(2c1)이 설치되어 있다. 프레임(2)의 측면(2c)에 대향하는 측면(2d)에는 구멍(2d1)이 설치되어 있다.
측면(2c)의 구멍(2c1) 및 측면(2d)의 구멍(2d1)은 처리의 대상이 되는 가스(G)의 유입구 또는 유출구가 된다. 이 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 예를 들어, 측면(2c)의 구멍(2c1)을 가스(G)의 유입구, 측면(2d)의 구멍(2d1)을 가스(G)의 유출구로 할 수 있다. 또한, 측면(2c)의 구멍(2c1)을 가스(G)의 유출구, 측면(2d)의 구멍(2d1)을 가스(G)의 유입구로 해도 된다. 즉, 가스(G)의 흐름 방향에는 특별히 한정이 없다.
가스(G)는 예를 들어 공기를 주성분으로 하고, 처리의 대상이 되는 물질, 세균, 바이러스 등을 포함하는 기체로 할 수 있다. 또한, 처리의 대상이 되는 물질은 광촉매 작용에 의해 정화 가능한 것이면 된다. 처리의 대상이 되는 물질은 예를 들면, 암모니아, 에틸렌, 아세트알데히드 등의 VOC 등으로 할 수 있다.
또한, 프레임(2)의, 측면(2c) 및 측면(2d) 중 적어도 어느 하나에는 필터나 격자 등을 설치할 수도 있다. 필터가 설치되어 있으면, 프레임(2)의 내부에 먼지 등이 흡인되는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 먼지 등이 광촉매나 발광 소자에 부착되어 광촉매 작용이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 격자가 설치되어 있으면, 손가락이나 이물이 프레임(2)의 내부에 침입하는 것을 억제할 수 있다.
프레임(2)의, 측면(2c)에 교차되는 측면(2e)에는 복수의 홈(2e1)이 설치되어 있다. 프레임(2)의, 측면(2e)에 대향하는 측면(2f)에는 복수의 홈(2f1)이 설치되어 있다. 복수의 홈(2e1) 및 복수의 홈(2f1)은 프레임(2)의 내부에 개구되어 있다. 복수의 홈(2e1) 및 복수의 홈(2f1)은 프레임(2)의 측면(2c)과 측면(2d) 사이에 나란히 설치되어 있다. 복수의 홈(2e1) 및 복수의 홈(2f1)은 프레임(2)의 단부(2a)와 단부(2b) 사이로 연장되어 있다.
홈(2e1)은 대향하는 홈(2f1)과 대략 평행하게 설치되어 있다. 서로 대향하는 한 쌍의 홈(2e1, 2f1)은 소위 슬롯이 된다. 광원(4) 및 광촉매 필터(5)의 각각은 한 쌍의 홈(2e1, 2f1)(슬롯)에 삽입된다. 한 쌍의 홈(2e1, 2f1)에 삽입된 광촉매 필터(5)는 다른 한 쌍의 홈(2e1, 2f1)에 삽입된 광원(4)과 대략 평행이 된다. 그 때문에, 광원(4)으로부터 조사된 광을 광촉매 필터(5)에 효율 좋게 입사시킬 수 있다.
광원(4) 및 광촉매 필터(5)의 각각이 삽입되는 한 쌍의 홈(2e1, 2f1)이 설치되어 있으면, 광원(4) 및 광촉매 필터(5)를, 프레임(2)의 내부에 삽입 분리 자유롭게 설치할 수 있다. 그 때문에, 유지 관리성의 향상을 도모할 수 있다.
프레임(2)의 재료에는 특별히 한정은 없다. 단, 프레임(2)의 재료를 열가소성 수지로 하면, 사출 성형법을 이용하여 프레임(2)을 형성할 수 있다. 그 때문에, 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.
예를 들면, 프레임(2)의 재료는, ABS 수지 아크릴니트릴-부타디엔-스티렌 공중합 합성 수지)로 할 수 있다. 프레임(2)의 재료가 ABS 수지이면, 성형성의 향상과 저비용화를 도모할 수 있다. 이 경우, 프레임(2)의 재료를 강화 ABS 수지로 하면, 프레임(2)의 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 강화 ABS 수지는 ABS 수지에 유리 섬유 등을 혼합시킨 것이다.
또한, 프레임(2)의 재료는 예를 들면, 폴리프로필렌 수지나 아크릴 수지(폴리메타크릴산 메틸 수지) 등이어도 된다. 이 경우, 프레임(2)의 재료가 아크릴 수지이면, 광원(4)으로부터 조사된 자외광에 대한 내성과, 가스(G)에 포함되는 VOC에 대한 내성이 향상된다. 또한, 아크릴 수지의 중합도를 10000 ~ 15000 정도로 하면 발취를 억제할 수 있다.
또한, 프레임(2)의 재료는 금속으로 할 수도 있다. 프레임(2)의 재료를 금속으로 하면, 제균 정화 장치(1)의 강성을 높일 수 있다. 금속은 예를 들어 철, 스테인리스, 알루미늄 합금 등으로 할 수 있다.
덮개(3)는 프레임(2)의 단부(2a)에 설치되어 있다. 덮개(3)는 단부(2a)에 설치된 개구를 덮고 있다. 덮개(3)가 설치되어 있으면, 프레임(2)의 내부에 설치된 광원(4) 및 광촉매 필터(5)가 이탈하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 프레임(2)의 내부에 먼지 등이 침입하는 것을 억제할 수 있다. 덮개(3)는 나사 등을 이용하여 프레임(2)에 부착할 수 있다. 또한, 덮개(3)에 후크 등을 설치하고, 프레임(2)에 설치된 오목부나 볼록부에 후크를 유지시키도록 해도 된다. 덮개(3)가 프레임(2)에 착탈 자유롭게 설치되어 있으면, 유지 관리성의 향상을 도모할 수 있다. 덮개(3)의 재료에는 특별히 한정은 없다. 예를 들어, 덮개(3)의 재료는 프레임(2)의 재료와 동일하게 할 수 있다.
광원(4)은 적어도 하나 설치할 수 있다. 광원(4)은 프레임(2)의 내부에 설치된다. 광원(4)은 광촉매 필터(5)에 대향하고 있다. 가스(G)의 흐름 방향에 있어서, 광원(4)은 광촉매 필터(5)의 상류측에 설치되어 있어도 되고, 하류측에 설치되어 있어도 되고, 양측에 설치되어 있어도 된다.
광원(4)은 예를 들면 기판(4a), 발광 소자(4b)(제1 발광 소자의 일례에 상당함), 및 발광 소자(4c)(제2 발광 소자의 일례에 상당함)를 갖는다.　
기판(4a)은 판 형상을 나타내고 있다. 기판(4a)은 가스(G)의 유로에 설치된다. 그 때문에, 기판(4a)이 설치되어 있으면, 가스(G)의 유통이 방해받을 우려가 있다. 이 경우, 두께 방향을 관통하는 복수의 구멍을 기판(4a)에 설치할 수 있다. 그러나, 구멍의 크기가 작으면 압력 손실이 커지므로 가스(G)의 유통이 저해된다. 구멍의 크기를 크게 하면, 발광 소자(4b, 4c)와 배선 패턴의 배치나 수 등에 제약이 생긴다.
그래서, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(4a)의 폭 치수(W1)는 광촉매 필터 (5)의 폭 치수(W2)보다 작게 하고 있다. 또한, 폭 치수는 한 쌍의 홈(2e1, 2f1) (슬롯)이 연장되는 방향에서의 치수이다. 이와 같이 하면, 적절한 가스(G)의 유통을 확보할 수 있음과 함께, 발광 소자(4b, 4c)와 배선 패턴의 배치나 수 등에 제약이 발생하는 것을 억제할 수 있다.　
본 발명자가 얻은 견지에 의하면, 「W1(㎜)/W2(㎜)」가 0.5보다 작으면, 적절한 가스(G)의 유통을 확보하는 것이 용이해진다.
기판(4a)의 재료나 구조에는 특별히 한정은 없다. 예를 들어, 기판(4a)은 산화알루미늄이나 질화알루미늄 등의 무기 재료(세라믹스), 종이 페놀이나 유리 에폭시 등의 유기 재료 등으로 형성할 수 있다. 또한, 기판(4a)은 금속판의 표면을 절연 재료로 피복한 메탈 코어 기판 등이어도 된다.
발광 소자(4b, 4c)의 발열량이 많은 경우에는 방열성의 관점에서 열전도율이 높은 재료를 사용하여 기판(4a)을 형성하는 것이 바람직하다. 열전도율이 높은 재료로서는, 예를 들면 산화알루미늄이나 질화알루미늄 등의 세라믹스, 고열 전도성 수지, 메탈 코어 기판 등을 예시할 수 있다. 고열 전도성 수지는 예를 들면, PET(Polyethylene terephthalate)나 나일론 등의 수지에, 산화알루미늄이나 탄소(카본) 등으로 이루어지는 필러를 혼합시킨 것이다.　
또한, 기판(4a)은 단층 구조를 갖는 것이어도 되고, 다층 구조를 갖는 것이어도 된다.
발광 소자(4b)는 기판(4a)의, 광촉매 필터(5)와 대향하는 측의 면에 설치할 수 있다. 광촉매 필터(5)가 광원(4)의 일방의 측에 설치되어 있는 경우에는, 발광 소자(4b)는 기판(4a)의 일방의 면에 설치할 수 있다. 광촉매 필터(5)가 광원(4)의 양측에 설치되어 있는 경우에는, 발광 소자(4b)는 기판(4a)의 양측의 면에 설치할 수 있다.
발광 소자(4b)는 예를 들면, 기판(4a)의 면에 설치된 배선 패턴과 전기적으로 접속된다. 발광 소자(4b)의 형식에는 특별히 한정은 없다. 발광 소자(4b)는 예를 들면, PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)형 등의 표면 실장형의 발광 소자로 할 수 있다. 발광 소자(4b)는 예를 들어, 포탄형 등의 리드선을 갖는 발광 소자로 할 수도 있다.
또한, 발광 소자(4b)는 COB(Chip On Board)에 의해 실장되는 것으로 해도 된다. COB에 의해 실장되는 발광 소자(4b)로 하는 경우에는, 칩 형상의 발광 소자와, 발광 소자와 배선 패턴을 전기적으로 접속하는 배선과, 칩 형상의 발광 소자와 배선을 덮는 밀봉부 등을 기판(4a) 위에 설치할 수 있다.
발광 소자(4b)는 적어도 하나 설치할 수 있다. 단, 복수의 발광 소자(4b)가 설치되어 있으면, 광촉매 필터(5)의 넓은 영역에 광을 조사할 수 있다. 복수의 발광 소자(4b)는 직렬 접속할 수 있다. 복수의 발광 소자(4b)의 배치에는 특별히 한정은 없지만, 기판(4a)의 면에 거의 균등하게 설치하는 것이 바람직하다. 복수의 발광 소자(4b)가 기판(4a)의 면에 거의 균등하게 설치되어 있으면, 광촉매 필터(5)의 표면에 균등하게 광을 조사하는 것이 용이해진다.
여기에서, 광촉매(5b)의 반응 속도는 광촉매(5b)의 흡수 파장 영역과 광 강도(광량)에 따라 변화된다. 그 때문에, 복수의 발광 소자(4b)의 배치나 수는 하나의 발광 소자(4b)가 조사하는 광의 광량과, 광촉매(5b)를 담지하고 있는 시트(5a)의 면적과, 발광 소자(4b)의 발광면과 시트(5a) 사이의 거리에 기초하여 결정할 수 있다.　
예를 들면, 광원(4)에 가장 가까운 광촉매 필터(5)(시트(5a))의, 전면적의 60 % 이상이고, 광 조사 강도가 1 ㎽/㎠ 이상이 되도록, 복수의 발광 소자(4b)의 배치나 수 등을 설정하는 것이 바람직하다.
발광 소자(4b)는 광촉매(5b)가 담지된 시트(5a)를 향하여 소정의 파장을 갖는 광을 조사한다. 이 경우, 광촉매(5b)의 재료나 조성이 바뀌면, 광촉매(5b)의 흡수 파장 영역이 변화된다. 그 때문에, 광촉매(5b)의 흡수 파장 영역에 따라서 적절한 파장의 광을 조사하는 발광 소자(4b)를 선택한다.
예를 들면, 광촉매(5b)가 산화티탄 등을 포함하는 자외광 응답형의 광촉매이면, 발광 소자(4b)는 피크 파장이 예를 들면, 315 ㎚ 이상, 400 ㎚ 이하의 자외광을 조사하는 발광 다이오드나 레이저 다이오드 등으로 할 수 있다.　
또한, 광촉매(5b)가 산화텅스텐 등의 가시광 응답형의 광촉매이면, 발광소자(4b)는 피크 파장이 예를 들면, 405 ㎚ 이상, 600 ㎚ 이하의 가시광을 조사하는 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 유기 발광 다이오드 등으로 할 수 있다.
이 경우, 발광 소자(4b)는 피크 파장이 동일한 것을 복수 설치할 수도 있고, 피크 파장이 다른 것을 복수 종류 설치할 수도 있다.
발광 소자(4c)는 기판(4a)의, 발광 소자(4b)가 설치되는 면에 설치할 수 있다.
상술한 발광 소자(4b)와 동일하게, 발광 소자(4c)는 PLCC형 등의 표면 실장형의 발광 소자, 포탄형 등의 리드선을 갖는 발광 소자, COB에 의해 실장되는 칩 형상의 발광 소자 중 어느 하나이어도 된다.
발광 소자(4c)는 적어도 하나 설치할 수 있다. 단, 복수의 발광 소자(4c)가 설치되어 있으면, 광촉매 필터(5)의 넓은 영역에 자외광을 조사할 수 있다.
발광 소자(4c)는 예를 들면, 기판(4a)의 면에 설치된 배선 패턴과 전기적으로 접속된다. 이 경우 예를 들어, 발광 소자(4c)와 발광 소자(4b)를 직렬 접속할 수도 있고, 발광 소자(4c)와 발광 소자(4b)를 병렬 접속할 수도 있다. 또한 예를 들면, 복수의 발광 소자(4c)와 복수의 발광 소자(4b)를 직렬 접속할 수도 있고, 복수의 발광 소자(4c)와 복수의 발광 소자(4b)를 병렬 접속할 수도 있다.
복수의 발광 소자(4c)의 배치에는 특별히 한정은 없지만, 기판(4a)의 면에 거의 균등하게 설치하는 것이 바람직하다. 복수의 발광 소자(4c)가 기판(4a)의 면에 거의 균등하게 설치되어 있으면, 광촉매 필터(5)의 표면에 균등하게 광을 조사하는 것이 용이해진다. 예를 들면, 발광 소자(4c)와 발광 소자(4b)를 교대로 설치하거나, 복수의 발광 소자(4c)로 이루어지는 열과, 복수의 발광 소자(4b)로 이루어지는 열을 기판(4a)의 면의 폭 방향으로 나란히 설치할 수 있다. 또한, 도 1에 예시한 광원(4)의 경우에는, 하나의 발광 소자(4c)가 기판(4a)의 대략 중앙에 설치되고, 발광 소자(4c)를 끼고 2개의 발광 소자(4c)가 설치되어 있다.
발광 소자(4c)의 수는 발광 소자(4b)의 수와 동일하게 할 수도 있고 다른 것으로 할 수도 있다.
예를 들면, 상술한 발광 소자(4b)와 동일하게, 광원(4)에 가장 가까운 광촉매 필터(5)(시트(5a))의 전면적의 60 % 이상에서, 광 조사 강도가 1 ㎽/㎠ 이상이 되도록, 복수의 발광 소자(4c)의 배치나 수 등을 설정할 수 있다.
여기에서, 가스(G)가 프레임(2)의 내부를 흘렀을 때에, 가스(G)에 포함되어 있던 세균이나 바이러스 등이 광촉매 필터(5)(시트(5a))의 표면에 부착되는 경우가 있다. 자외광에는 살균 작용이 있으므로, 발광 소자(4b)로부터 예를 들면, 피크 파장이 315 ㎚ 이상, 400 ㎚ 이하의 자외광이 조사되면, 세균이나 바이러스를 어느 정도 제균하거나 불활성화할 수 있다.
그러나, 최근에는 폐쇄 공간에서의 가스의 정화와 함께, 세균이나 바이러스 등의 효과적인 제균이나 불활성화를 실시하는 것이 요구되고 있다. 이 경우, 자외광의 피크 파장이 짧아지면 살균 작용이 강해진다.　
그래서, 발광 소자(4c)는 발광 소자(4b)로부터 조사되는 자외광보다 피크 파장이 짧은 자외광을 조사하는 것으로 하고 있다.
예를 들면, 발광 소자(4c)는 피크 파장이 280 ㎚ 이하인 자외광을 조사하는 발광 다이오드나 레이저 다이오드 등으로 할 수 있다. 이 경우, 피크 파장이 짧아질수록 살균 작용이 강해지지만, 발광 소자(4c)의 가격이 높아진다. 그 때문에, 발광 소자(4c)는 피크 파장이 270 ㎚ 이상, 280 ㎚ 이하의 자외광을 조사하는 발광 다이오드나 레이저 다이오드 등으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 발광 소자(4c)가 설치되어 있으면, 발광 소자(4b)로부터 조사되는 자외광보다 살균 작용이 강한 자외광을 광촉매 필터(5)(시트(5a))의 표면에 조사할 수 있으므로, 세균이나 바이러스 등의 효과적인 제균이나 불활성화를 실시할 수 있다. 또한, 프레임(2)의 내부를 흐르는 가스(G)에 포함되어 있는 세균이나 바이러스 등의 효과적인 제균이나 불활성화도 가능해진다.　
또한, 발광 소자(4c)의 효과에 관한 상세한 내용은 후술한다.
광촉매 필터(5)는 예를 들면, 시트(5a) 및 복수의 광촉매(5b)를 갖는다. 시트(5a)는 예를 들면 복수의 선 형상체를 짜넣는 것이다. 즉, 시트(5a)는 복수의 선 형상체를 포함하는 직물이다.
여기에서, 일반적으로는 광촉매를 담지하는 시트는 복수의 유리 섬유를 사용하여 형성된다. 복수의 유리 섬유로 형성된 시트는 강성이 낮으므로, 시트의 둘레 가장자리를 유지하는 틀 형상 부재가 필요해진다. 또한, 최근에는 처리 능력의 향상이 요구되고 있고, 시트를 투과하는 가스(G)의 유량이나 유속이 증가하는 경향이 있다.
그 때문에, 시트의 중앙 영역의 변형을 억제하기 위해 틀 형상 부재에 창살 등이 설치되는 경우가 있다. 틀 형상 부재나 창살 등이 설치되면, 발광 소자(4b, 4c)로부터 조사된 광이 입사되지 않고, 가스(G)도 유통할 수 없는 영역이 생기므로, 처리 능력의 향상을 도모할 수 없게 된다.
그래서, 본 실시 형태에 관한 시트(5a)는 금속을 포함하는 복수의 선 형상체로 형성되어 있다. 선 형상체의 재료는 예를 들면 스테인리스, 니켈, 모넬, 인청동, 티탄, 구리, 구리 합금, 은, 은 합금 등이다.　
선 형상체의 선 직경(굵기)은 예를 들면, 0.016 ㎜ 이상, 2.0 ㎜ 이하로 할 수 있다.
이와 같은 선 형상체를 사용하여 시트(5a)를 형성하면 시트(5a)의 강성을 높일 수 있으므로, 시트(5a)를 투과하는 가스(G)의 유량이나 유속을 증가시킬 수 있다. 또한, 보강을 위한 틀 형상 부재나 창살 등을 설치할 필요도 없다. 그 때문에, 제균 정화 장치(1)의 처리 능력의 향상을 도모할 수 있다.
여기에서, 선 형상체가 금속을 포함하고 있으면, 선 형상체의 표면에 부착된 바이러스 등의 감염력이 어느 정도 동안 유지된다. 그러나, 상술한 바와 같이, 발광 소자(4c)로부터 조사되는 자외광은 살균 작용이 강하므로, 선 형상체의 표면에 부착된 바이러스 등의 제균이나 불활성화를 용이하게 실시할 수 있다.
또한, 선 형상체의 재료가 구리나 구리 합금 등의 구리 이온을 발생시키는 금속이면, 구리 이온에 의해 선 형상체의 표면에 부착된 바이러스 등의 제균이나 불활성화를 실시할 수도 있다.
선 형상체의 재료가 은이나 은 합금 등의 은 이온을 발생시키는 금속이면, 은 이온에 의해 선 형상체의 표면에 부착된 바이러스 등의 제균이나 불활성화를 실시할 수도 있다.
복수의 선 형상체를 짜넣으면, 인접하는 선 형상체에 의해 구획된 영역에 간극이 발생한다. 즉, 시트(5a)에는 두께 방향을 관통하는 복수의 간극이 설치된다. 두께 방향을 관통하는 복수의 간극이 설치되어 있으면, 복수의 간극이 가스(G)의 유로가 된다.
복수의 선 형상체의 직조 방법에는 특별히 한정은 없다. 이 경우, 능첩직으로 하면 시트(5a)의 두께 방향으로 꼬불꼬불 구부러진 간극이 형성된다. 능첩직으로 하면 시트(5a)의 강성을 향상시킬 수 있고, 압력 손실도 저감시킬 수 있다. 평첩직으로 하면 시트(5a)의 강성을 향상시킬 수 있고, 압력 손실도 저감시킬 수 있다.
여기에서, 1 인치(25.4 ㎜) 사이에 있는 간극의 수, 즉 메시수가 커지면, 단면적이 작은 간극이 설치되는 것이 된다. 간극의 단면적이 작아지면, 간극을 유통하는 가스(G)의 압력 손실이 커진다. 이 경우, 압력 손실이 50 ㎩를 초과하면, 시트(5a)를 빠져나가는 가스(G)의 유량이 적어지고, 원하는 처리 능력이 얻어지지 않게 될 우려가 있다. 본 발명자가 얻은 견지에 의하면, 메시수를 500 이하로 하면, 압력 손실을 50 ㎩ 이하로 할 수 있다. 그 때문에, 메시수는 500 이하로 하는 것이 바람직하다.
복수의 광촉매(5b)는 시트(5a)에 담지되어 있다. 복수의 광촉매(5b)는 예를 들면 입상체이다. 광촉매(5b)의 종류는 제균 정화 장치(1)의 용도나, 가스(G)에 포함되는 물질 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 광촉매(5b)는 자외광 응답형의 광촉매나 가시광 응답형의 광촉매 등으로 할 수 있다. 자외광 반응형의 광촉매는 예를 들면, 산화티탄 등을 포함하고 있다. 가시광 응답형의 광촉매는 예를 들면, 산화텅스텐, 질소 등을 도프한 산화티탄, 이종 금속을 이온 주입한 산화티탄 등을 포함하고 있다.
이 경우 상술한 바와 같이, 광촉매(5b)가 자외광 응답형의 광촉매이면, 발광 소자(4b)를, 자외광을 조사하는 발광 소자로 할 수 있다. 발광 소자(4b)로부터 조사되는 자외광의 파장은, 발광 소자(4c)로부터 조사되는 자외광의 파장보다 길기 때문에, 발광 소자(4b)로부터 조사되는 자외광에 비하여 살균 작용이 약해진다. 그러나, 발광 소자(4b)로부터 자외광이 조사되면, 발광 소자(4c)로부터 조사되는 자외광에 의한 살균 작용을 증강시킬 수 있다.
그 때문에, 광촉매(5b)를, 산화티탄 등의 자외광 응답형의 광촉매로 하고, 발광 소자(4b)를, 자외광을 조사하는 발광 다이오드나 레이저 다이오드 등으로 하는 것이 바람직하다.
광촉매 필터(5)는 적어도 하나 설치할 수 있다. 복수의 광촉매 필터(5)를 설치하는 경우에는, 복수의 광촉매 필터(5)를, 프레임(2)의 측면(2c)과 측면(2d) 사이에 나란히 설치할 수 있다. 광촉매 필터(5)는 광원(4)과 나란히 설치할 수 있다. 광촉매 필터(5)는 기판(4a)의 발광 소자(4b, 4c)가 설치되는 측에, 광원(4)과 나란히 설치할 수 있다.
광촉매 필터(5)의 수에는 특별히 한정은 없다. 광촉매 필터(5)의 수는 가스(G)의 유량, 가스(G)에 포함되어 있는 물질의 양, 광원(4)으로부터 조사되는 광의 광 강도(광량) 등에 따라 적절히 변경할 수 있다. 이 경우, 광촉매 필터(5)의 수는 광원(4)의 수와 동일하게 할 수도 있고, 광원(4)의 수보다 많게 할 수도 있다.
여기에서, 기판(4a)의 양측의 면에 발광 소자(4b, 4c)를 설치하면, 광촉매 필터(5)와 광촉매 필터(5) 사이에 광원(4)을 설치할 수 있다. 광원(4)과 광촉매 필터(5) 사이의 거리가 길어질수록, 또는 광원(4)과 광촉매 필터(5) 사이에 설치되는 다른 광촉매 필터(5)의 수가 많아질수록 광촉매 반응의 속도가 느려지거나, 제균 효과 등이 낮아진다. 기판(4a)의 양측의 면에 발광 소자(4b, 4c)를 설치하면, 광촉매 필터(5)와 광촉매 필터(5) 사이에 광원(4)을 설치할 수 있으므로, 광원(4)과, 광원(4)으로부터 가장 먼 광촉매 필터(5) 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 또한, 광원(4)과 광촉매 필터(5) 사이에 설치되는 다른 광촉매 필터(5)의 수를 적게 할 수 있다. 그 때문에, 광촉매 반응의 속도를 빠르게 할 수 있고, 또한 제균 효과 등을 향상시킬 수있다.
광촉매 필터(5)는 예를 들면, 이하와 같이 하여 형성할 수 있다.
우선, 복수의 선 형상체를 짜넣어 시트(5a)를 형성한다.　
다음에 에멀젼 용액을 생성한다.　
예를 들면, 순수에 인산 등을 가하여 pH(수소 이온 농도)를 2~7로 조정한 수용액을 생성한다.　
계속해서, 수용액에 복수의 광촉매(5b)를 가한다.
이상과 같이 하여 에멀젼 용액을 생성할 수 있다.
다음에, 시트(5a)를 에멀젼 용액에 10분간 정도 침지시킨다.
다음에, 에멀젼 용액으로부터 시트(5a)를 끌어 올려 건조시킨다.
건조는 가열 건조로 할 수 있다.
이상과 같이 하여, 광촉매 필터(5)를 형성할 수 있다.
도 3a, 도 3b는 다른 실시 형태에 관한 제균 정화 장치(1a)를 예시하기 위한 모식 단면도이다.
또한, 도 3b는 도 3a에서의 제균 정화 장치(1a)의 B-B선 방향의 모식 단면도이다.
도 4a, 도 4b는 비교예에 관한 제균 정화 장치(100)를 예시하기 위한 모식 단면도이다.
또한, 도 4b는 도 4a에서의 제균 정화 장치(100)의 C-C선 방향의 모식 단면도이다.
우선, 비교예에 관한 제균 정화 장치(100)에 대하여 설명한다.
도 4a, 도 4b에 도시한 바와 같이, 제균 정화 장치(100)는 프레임(2), 덮개(3), 광원(4), 광촉매 필터(5), 필터(6) 및 팬(7)을 갖는다.
필터(6)는 예를 들면, 프레임(2)의 측면(2d)에 설치되어 있다.
팬(7)은 예를 들면, 프레임(2)의 측면(2c)에 설치되어 있다.
팬(7)에 의해 프레임(2)의 내부에 있는 가스(G)가 배기됨으로써, 프레임(2)의 외부에 있는 가스(G)가 필터(6)를 통하여, 프레임(2)의 내부에 도입된다.
그 때문에, 도 4b에 도시된 바와 같이, 프레임(2)의 내부에, 필터(6)측으로부터 팬(7)측을 향하여 흐르는 가스(G)의 흐름이 형성된다.
여기에서, 발광 소자(4b, 4c)에는 밀봉재로서 실리콘 수지가 사용되고 있다. 실리콘 수지는 자외선에 대한 내성이 높지만, 발광 소자(4b, 4c)가 자외선을 조사했을 때 실리콘 수지의 일부가 분해되는 경우가 있다. 이 경우, 조사되는 자외선의 피크 파장이 짧아질수록 실리콘 수지의 분해가 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, 발광 소자(4c)에 사용되고 있는 실리콘 수지의 분해가 더욱 발생하기 쉬워진다.
또한, 발광 소자(4b, 4c)가 자외선을 조사했을 때에 열이 발생한다. 발생한 열에 의해 실리콘 수지가 가열되면, 실리콘 수지의 분해가 더욱 발생하기 쉬워진다.
실리콘 수지가 분해되면, 실리콘 수지의 성분을 포함하는 가스가 발광 소자(4b, 4c)로부터 방출된다. 발광 소자(4b, 4c)로부터 방출된 가스는 프레임(2)의 내부를 흐르는 가스(G)의 흐름을 타고 프레임(2)의 외부로 배출된다.
이 때, 도 4b에 도시한 바와 같이, 프레임(2)의 내부를 흐르는 가스(G)의 흐름의 상류측에 광원(4)(발광 소자(4b, 4c))이 설치되고, 광원(4)보다 하류측에 광촉매 필터(5)가 설치되어 있으면, 가스(G)에 포함되어 있는 실리콘 수지의 성분이, 광촉매 필터(5)의 광촉매(5b)에 부착되기 쉬워진다. 실리콘 수지의 성분이 광촉매(5b)에 부착되면, 자외선이 광촉매(5b)에 입사되기 어려워지거나, 처리의 대상이 되는 가스(G)가 광촉매(5b)와 접촉되기 어려워진다. 그 때문에, 제균 정화 장치(100)의 기능(가스의 정화, 세균이나 바이러스 등의 제균이나 불활성화 등)이 경시적으로 저하될 우려가 있다.
도 3a, 도 3b에 도시한 바와 같이, 다른 실시 형태에 관한 제균 정화 장치(1a)는 프레임(2), 덮개(3), 광원(4), 광촉매 필터(5), 필터(6) 및 팬(7)을 갖는다.
제균 정화 장치(1a)에서는 필터(6)는 예를 들면, 프레임(2)의 측면(2c)에 설치되어 있다. 필터(6)는 광촉매 필터(5)와 대향하고, 광원(4)측과는 반대측에 설치되어 있다. 필터(6)는 프레임(2)의 내부에 먼지 등이 흡인되는 것을 억제하기 위해 설치되어 있다.
팬(7)은 예를 들면, 프레임(2)의 측면(2d)에 설치되어 있다. 팬(7)은 광원(4)의, 광촉매 필터(5)측과는 반대측에 설치되어 있다. 팬(7)은 프레임(2)의 내부에 있는 가스(G)를 배기한다. 팬(7)은 광촉매 필터(5)측으로부터, 광촉매 필터 (5)와 대향하는 광원(4)측을 향하여 흐르는 가스(G)의 흐름을 형성한다.
팬(7)에 의해, 프레임(2)의 내부에 있는 가스(G)가 배기됨으로써, 프레임(2)의 외부에 있는 가스(G)가 필터(6)를 통하여, 프레임(2)의 내부에 도입된다.
그 때문에, 도 3b에 도시한 바와 같이, 프레임(2)의 내부에, 필터(6)측으로부터 팬(7)측을 향하여 흐르는 가스(G)의 흐름이 형성된다.
즉, 처리의 대상이 되는 가스(G)는 광촉매 필터(5)측으로부터 광촉매 필터(5)와 대향하는 광원(4)측을 향하여 흐른다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 제균 정화 장치(1a)에서는 프레임(2)의 내부를 흐르는 가스(G)의 흐름의 상류측에 광촉매 필터(5)가 설치되고, 광촉매 필터(5)보다 하류측에 광원(4)(발광 소자(4b, 4c))이 설치되어 있다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 제균 정화 장치(1)에 있어서도, 가스(G)의 흐름의 상류측에 광촉매 필터(5)가 설치되고, 광촉매 필터(5)보다 하류측에 광원(4)이 설치되어 있다.
그 때문에, 실리콘 수지의 성분을 포함하는 가스가 발광 소자(4b, 4c)로부터 방출되었다고 해도, 가스(G)의 흐름에 의해 방출된 가스가 광촉매 필터(5)에 도달하는 것이 저해된다.
그 결과, 제균 정화 장치(1a)의 기능(가스의 정화, 세균이나 바이러스 등의 제균이나 불활성화 등)이 경시적으로 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 광원(4)과 광촉매 필터(5)의 배치의 효과에 관한 상세한 내용은 후술한다.
다음에, 발광 소자(4c)의 효과에 대해서 추가로 설명한다.
도 5는 폐쇄 공간에서의 부유균의 제균 효과를 예시하기 위한 그래프이다.　
도 5 중의 D1은 발광 소자(4b)만이 설치된 경우이다.
도 5 중의 D2는 발광 소자(4b)와 발광 소자(4c)가 설치된 경우이다. 즉, D2는 제균 정화 장치(1)의 경우이다.
부유균의 제균 효과의 확인은 챔버의 내부에서 실시하였다. 폐쇄 공간의 체적은 1 ㎥였다. 폐쇄 공간에 포함되는 가스는 부유균을 포함하는 공기로 하였다.
발광 소자(4b)는 피크 파장이 400 ㎚, 광량이 3500 ㎽(순방향 전류 350 ㎃)의 자외광을 조사하는 발광 다이오드로 했다.
발광 소자(4c)는 피크 파장이 280 ㎚, 광량이 140 ㎽(순방향 전류 350 ㎃)의 자외광을 조사하는 발광 다이오드로 했다.
광촉매 필터(5)의 광촉매(5b)는 산화티탄을 포함하고, 평균 입자도가 약 200 ㎛의 입자로 했다.
광촉매 필터(5)의 시트(5a)는 스테인리스의 선 형상체를 짜넣은 것으로 하고, 메시수는 200으로 하였다.
도 5 중의 D1으로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광 소자(4b)만이 설치된 경우에는 통전 개시로부터 30 분 경과 후의 부유균의 제거율은 45 % 정도였다.
이에 대하여, 도 5 중의 D2로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광 소자(4b)와 발광 소자(4c)가 설치된 경우에는, 통전 개시로부터 30 분 경과 후의 부유균의 제거율은 99 % 이상으로 할 수 있었다.　
이와 관련하여, 발광 소자(4b)만이 설치된 경우에는 부유균의 제거율이 99 %가 되는 시간은 131분이었다.
발광 소자(4b)와 발광 소자(4c)가 설치된 경우에는 부유균의 제거율이 99 %가 되는 시간은 26분이었다.
또한, 발광 소자(4b)가 설치되어 있으면, 발광 소자(4b)로부터 조사된 광이, 촉매 필터(5)의 시트(5a)에 담지된 광촉매(5b)에 입사되므로, 활성 산소종 등을 생성할 수 있다. 활성 산소종 등이 생성되면, 가스(G)에 포함되어 있는 물질을 활성 산소종 등에 의해 처리할 수 있다. 즉, 가스(G)의 정화도 아울러 실시할 수 있다.
다음에, 광원(4)과 광촉매 필터(5)의 배치의 효과에 대해서 추가로 설명한다.
도 6은 광원(4)과 광촉매 필터(5)의 배치의 효과에 대해서 예시하기 위한 그래프이다.
도 6은 아세트알데히드에 대한 탈취 성능의 시간 변화를 나타낸 것이다. 또한, 종축의 탈취 성능 유지율은 「(소정의 시간 경과 후의 탈취 성능/초기의 탈취 성능)×100」이다.
또한, 도 6 중의 E1은 상술한 비교예에 관한 제균 정화 장치(100)의 경우이다. 즉, 가스(G)의 흐름의 상류측에 광원(4)이 설치되고, 광원(4)보다 하류측에 광촉매 필터(5)가 설치된 경우이다.
도 6 중의 E2는, 상술한 제균 정화 장치(1, 1a)의 경우이다. 즉, 가스(G)의 흐름의 상류측에 광촉매 필터(5)가 설치되고, 광촉매 필터(5)보다 하류측에 광원(4)이 설치된 경우이다.
비교예에 관한 제균 정화 장치(100)와 같이, 가스(G)의 흐름의 상류측에 광원(4)이 설치되고, 광원(4)보다 하류측에 광촉매 필터(5)가 설치된 경우에는, 도 6 중의 E1으로부터 알 수 있는 바와 같이, 동작 개시부터 1600 시간 경과 후의 탈취 성능 유지율은 19 %가 되었다.
이에 비하여, 제균 정화 장치(1, 1a)의 경우와 같이, 가스(G)의 흐름의 상류측에 광촉매 필터(5)가 설치되고, 광촉매 필터(5)보다 하류측에 광원(4)이 설치된 경우에는, 도 6 중의 E2로부터 알 수 있는 바와 같이, 동작 개시로부터 1600 시간 경과 후의 탈취 성능 유지율은 84 %가 되었다.
즉, 가스(G)의 흐름의 상류측에 광촉매 필터(5)가 설치되고, 광촉매 필터(5)보다 하류측에 광원(4)이 설치된 경우에는, 탈취 성능 유지율을 대폭 향상시킬 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 제균 정화 장치(1)로 하면 가스의 정화, 및 세균이나 바이러스 등의 효과적인 제균이나 불활성화를 실시할 수 있다.
이상, 본 발명의 몇 가지 실시 형태를 예시했지만, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것으로, 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 이들 신규한 실시형태는 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 생략, 치환, 변경 등을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형예는 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다. 또한, 상술한 각 실시 형태는 서로 조합하여 실시할 수 있다.
1: 제균 정화 장치 1a: 제균 정화 장치
2: 프레임 3: 덮개
4: 광원 4a: 기판
4b: 발광 소자 4c: 발광 소자
5: 광촉매 필터 5a: 시트
5b: 광촉매 6: 필터
7: 팬 G: 가스

Claims (7)

  1. 시트와, 상기 시트에 담지된 복수의 광촉매를 갖는 광촉매 필터; 및
    상기 광촉매 필터와 대향하고 제1 발광 소자와, 제2 발광 소자를 갖는 광원;을 구비하고,
    상기 제1 발광 소자는 피크 파장이 315 ㎚ 이상, 400 ㎚ 이하의 자외광을 조사하며,
    상기 제2 발광 소자는 피크 파장이 280 ㎚ 이하의 자외광을 조사하는 제균 정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    처리의 대상이 되는 가스는 상기 광촉매 필터측으로부터 상기 광촉매 필터와 대향하는 상기 광원측을 향하여 흐르는, 제균 정화 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광촉매 필터와 대향하고, 상기 광원측과는 반대측에 설치된 필터를 추가로 구비한, 제균 정화 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 광촉매 필터측으로부터, 상기 광촉매 필터와 대향하는 상기 광원측을 향하여 흐르는 상기 가스의 흐름을 형성하는 팬을 추가로 구비한, 제균 정화 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 팬은 상기 광원의, 상기 광촉매 필터측과는 반대측에 설치되어 있는, 제균 정화 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 시트는 복수의 선 형상체를 포함하는 직물이고,
    상기 복수의 선 형상체는 금속을 포함하는, 제균 정화 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 시트의 메시수는 500 이하인, 제균 정화 장치.
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