JP2004113621A

JP2004113621A - 空気清浄化装置

Info

Publication number: JP2004113621A
Application number: JP2002283656A
Authority: JP
Inventors: Yukio Takeda; 武田　幸雄; Ichiro Wakui; 和久井　一郎
Original assignee: IWASAKI KANKYO SHISETSU KK; Mitsubishi Corp
Current assignee: IWASAKI KANKYO SHISETSU KK; Mitsubishi Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】清浄化しようとする空気を光触媒体・紫外線とオゾンとの併用により効率的に清浄化（脱臭・殺菌）する装置を提供する。
【解決手段】基板上に光触媒のコーティング膜を形成させた光触媒体が紫外線ランプに近接して設けられ、清浄化しようとする空気をファンにより吸込口より導入し、光触媒体により清浄化し、ついで吹出口より光触媒体により清浄化された空気を排出するように構成され、さらにオゾン発生手段およびオゾン分解手段が設けられている。好適には、該オゾン分解手段は、オゾン発生時には該空気と接触しないように構成されうる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気清浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえば食品の製造や調理・加工において、工場の環境整備として浮遊菌を殺菌する循環式空気殺菌灯をはじめとして、製造工程、クリ−ンルーム等で紫外線殺菌が広く用いられている。これは紫外線殺菌が対象物を変質させる恐れが少なく、設備がコンパクトであること等による。一方、オゾン殺菌は紫外線が殺菌不可能な個所や各機器類に付着している細菌を殺菌しうるが、オゾンが人体に有害であること等から、使用する範囲が限定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、清浄化しようとする空気を光触媒体・紫外線とオゾンとの併用により効率的に清浄化（脱臭・殺菌）する装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、基板上に光触媒のコーティング膜を形成させた光触媒体が紫外線ランプに近接して設けられ、清浄化しようとする空気をファンにより吸込口より導入し、光触媒体により清浄化し、ついで吹出口より光触媒体により清浄化された空気を排出するように構成された空気清浄化装置において、オゾン発生手段を設けること；ならびにオゾン分解手段を該吸込み口もしくは吹出口近傍に設けること、を特徴とする空気清浄化装置にあり、そしてさらに好適には、
基板上に光触媒のコーティング膜を形成させた光触媒体が紫外線ランプに近接して設けられ、清浄化しようとする空気をファンにより吸込口より導入し、光触媒体により清浄化し、ついで吹出口より光触媒体により清浄化された空気を排出するように構成された空気清浄化装置において、オゾン発生手段を設けること；オゾン分解手段を該吸込み口もしくは吹出口近傍に設けること；ならびに該オゾン分解手段は、オゾン非発生時には光触媒体により清浄化しようとする空気もしくは光触媒体により清浄化された空気と接触するように、そしてオゾン発生時には該空気と接触しないようにし得る構成を有すること、を特徴とする空気清浄化装置にある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明装置においては、基板上に光触媒のコーティング膜を形成させた光触媒体が紫外線ランプに近接して設けられ、清浄化しようとする空気をファンにより吸込口より導入し、光触媒体により清浄化し、ついで吹出口より光触媒体により清浄化された空気を排出するように構成される。清浄化しようとする空気としては特に制限されないが、たとえば食品の製造や調理・加工等の工場が挙げられる。さらに具体的には、搬入された食材のコンテナ乾燥室、スタンバイクーラー室、セット室、下処理室、生ごみ室等が挙げられる。さらに、病院、研究施設、サニタリー施設等の諸施設も挙げられる。
【０００６】
本発明の光触媒体において、基板としては金属が好適である。そして金属としては好適にはアルミニウム、チタン、マグネシウム、鋼もしくはステンレス鋼から選択されるが、特に好適にはアルミニウムである。アルミニウム、チタンもしくはマグネシウムは合金であってもよい。たとえばアルミニウム合金としては、Ａｌ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｍｎ、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ等、マグネシウム合金としては、Ｍｇ−Ａｌ、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ、Ｍｇ−Ｍｎ等が挙げられる。本発明においてはこれらの金属の基板上に、光触媒のコーティング膜が形成されるが、この形成前に、金属表面は絶縁被覆されるのが好ましい。この絶縁被覆により、光触媒上の電子が金属側に流れることなく、電子の授受を十分に行ないうるので、光分解活性を格段に高めることができる。
【０００７】
この絶縁被覆処理は、好適には陽極酸化、化成処理もしくはガラスコーティング処理から選ばれる。たとえば、アルミニウム、チタンの場合には、それらを電解質水溶液中に浸漬してアノード分極することにより、金属の表面に酸化物皮膜を形成する、いわゆる陽極酸化皮膜が一般的である。また、鋼板の場合には電気めっき、もしくは溶融めっき、さらにはリン酸、およびリン酸塩による化成処理が一般的である。さらにアルミニウムの場合には、陽極酸化に代えて化学薬品による化学的皮膜化成法（化成処理）を採用しうる。この化成処理としてはクロム酸またはクロム酸−リン酸を主体とするもの、すなわちクロメート処理皮膜が好適である。マグネシウムの場合にも、陽極酸化，化成処理が適用されうる。
【０００８】
またアルミニウム等の表面に珪酸ソーダ（水ガラス）を塗布して焼結させるガラスコーティング法を採用することもできる。
【０００９】
ステンレス鋼の場合、表面を酸化させ不働態化を目的とする酸（好適には重クロム酸ソーダ）処理（化成処理）も採用しうる。
【００１０】
絶縁被覆の膜厚は特に制限されないが、通常約０．１〜１μｍ程度から選択される。
【００１１】
本発明における光触媒としては、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化カドミウム、酸化マンガン、酸化銅等の金属酸化物；硫化カドミウム、硫化亜鉛、硫化インジウム、硫化鉛、硫化タングステン等の金属硫化物；ポリパラフェニレン、ポリアニリン、ポリチオフェン等の有機高分子；チタン酸ストロンチウムに各種の金属酸化物を添加した層間化合物、等が挙げられるが、酸化ジルコニウムおよび酸化チタンが好適である。そして最も好適には、酸化ジルコニウムを選択することにより、比較的短波長の紫外光を利用しうるので向上した光触媒活性が得られ易い。酸化チタンとしてはアナタ−ゼ、ルチルもしくはブロッカイト型のいずれでもよいが、触媒活性および入手し易さの点からアナタ−ゼ型が最適である。
【００１２】
これらの光触媒の金属基板へのコーティング膜の形成法自体は、常法によることができるが、液相から析出させる方法、気相から蒸着させる方法が好ましい。たとえば、液相法としてはゾル−ゲル法等、気相法としてはスパッタリング、真空蒸着等の物理蒸着法（ＰＶＤ）または気相化学反応法（ＣＶＤ）等の化学的方法が挙げられるが、得られる被覆の均一性、コスト等の点からゾル−ゲル法が最適である。そしてゾル−ゲル法における出発物質としては、たとえば金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレート等の金属有機化合物、たとえばオキシ塩化物、塩化物、硝酸塩等の金属無機化合物が一般的に用いられる。これらの中で、金属アルコキシドが反応性等の点から好適であり、ブトキシド、エトキシド、プロポキシド等の金属（たとえばジルコニウムもしくはチタン）アルコキシドをブタノール、プロパノール等の溶媒を用いて溶液として、これを金属基板に塗布することにより目的とするコーティング膜が形成されうる。塗布は、はけ塗り、ロール塗り、浸漬法、スプレー、スピン等を適宜選択しうる。コーティング膜の厚さは通常３〜５００μｍ、好ましくは５〜２０μｍ程度から選ばれる。たとえば、ゾル−ゲル法を用いて金属アルコキシド溶液に基板を浸漬し、引き上げることによりによりーティング膜を得る。このコーティング膜は常法により、たとえば室温で乾燥され、ついで３００〜５５０℃程度に加熱され基板に固着される。上記のＣＶＤ法としてはプラズマＣＶＤ法が４００〜５００℃程度までの比較的低い温度範囲の気相化学反応で成膜しうるので、基材に制限がなく好適である。
【００１３】
得られたコーティング膜形成基板はついで立体構造体に加工される。この構造体はハニカム、波板および／平板より構成される。ハニカムは六角形のコアに限定されず、いかなる形状であってもよい。波板は、平板と組合わせて（波付け）、平行に配置して使用してもよいが、巻き上げてハニカムを形成することもできる。平板は、平行に配置して、いわゆるパラレルパッセージ形として使用するのが好適である。本発明の構造体は通気抵抗が極めて小さいので効率的な光触媒反応を可能にする。上記の立体構造体を形成するための加工は、接着、切削もしくは切断であり、常法によることができる。接着に際しては、有機接着剤は光触媒により劣化するおそれがあるので、無機接着剤が使用されるのが好ましい。そのような無機接着剤としては、低融点ガラス等のガラス系；Ｓｎ−Ｉｎ，Ｂｉ−Ｐｂ，Ｓｎ−Ｐｂ，Ｐｂ−Ｓｂ等の軟ろう等の金属系；ケイ酸アルカリ（特に水ガラス）、リン酸塩系等、のその他の無機系、等が挙げられるが、接着温度が１００〜５００℃、好ましくは１２０〜２００℃のものが特に好ましい。これらの無機接着剤のうち、最も好適なのは水ガラスである。
【００１４】
本発明における光触媒体は、その表面粗さが５０ｎｍＲａ（中心線粗さ）以下であるのが好適であり、このように鏡面を形成し、コーティング膜も透明であると、光の反射率が著しく高くなり、たとえばハニカム光触媒体の内部まで紫外線を乱反射して照射することができ、触媒活性を著しく向上しうる。
【００１５】
本発明において、紫外線ランプが光触媒体に近接して設けられる。紫外線ランプ照射に利用される紫外線としてはたとえば波長が１８５ｎｍ、２５４ｎｍ、３００〜４００ｎｍの紫外線が挙げられる。光触媒を光励起する波長は光触媒の種類により異なるが、たとえば二酸化チタンの場合、アナタ−ゼ型で３８０ｎｍ以下、ルチル型で４１５ｎｍ以下であり、さらに酸化ジルコニウムの場合、２５４ｎｍ以下である。このような光線を放射するランプとしては、ブラックライト、低圧、中圧もしくは高圧の水銀ランプ等の放電ランプが好適である。
【００１６】
本発明の空気清浄化装置においては、さらにオゾン発生手段が設けられる。オゾン発生手段としてはオゾンランプもしくは無声放電が好適であり、さらに好適にはオゾンランプとして波長が約１８５ｎｍの紫外線を発生する水銀ランプが選ばれる。その設置場所は好適には紫外線ランプの近傍である。オゾンは定期的に発生させるのが好適であり、たとえば夜間はずっと、そして昼間は時間を決めて間欠的に発生させる方式等を目的等により選択しうる。
【００１７】
そしてさらに、残存するオゾンを分解するためのオゾン分解手段が該吸込み口もしくは吹出口近傍に設けられる。このオゾン分解手段としては二酸化マンガン等のオゾン分解触媒体が好適である。
【００１８】
そして、好適な態様において本発明の空気清浄化装置は、オゾン非発生時には、このオゾン分解手段は、該吸込み口近傍に設けられている場合には光触媒体により清浄化しようとする空気と接触するように、一方、該吹出口近傍に設けられている場合には光触媒体により清浄化された空気と接触するようにし得る構成を有する。これに対して、オゾン発生時には該空気と接触しないようにし得る構成を有する。
【００１９】
このような構成とするために、好適な第１の態様において、光触媒体により清浄化しようとする空気もしくは光触媒体により清浄化された空気の流路が、オゾン非発生時には該オゾン分解手段と接触するように、そしてオゾン発生時には該空気がオゾン分解手段と接触しないように切替えられうる。この流路切替えは、タイマーもしくはオゾンモニターにもとづいて手動もしくは自動で、切替えダンパー、切替えバルブ等により行われうる。
【００２０】
さらに、好適な第２の態様において、オゾン分解手段が、オゾン非発生時には光触媒体により清浄化しようとする空気もしくは光触媒体により清浄化された空気の流路内に置かれるように、そしてオゾン発生時には光触媒体により清浄化しようとする空気もしくは光触媒体により清浄化された空気の流路外に置かれるように移動されうる。このような移動方式は、特に制限されないが、たとえば、オゾン触媒体層の一端を軸に９０度回転させて該流路に置くように構成しうる。この移動も、タイマーもしくはオゾンモニターにもとづいて手動もしくは自動で行われうる。
【００２１】
本発明の空気清浄化装置においては、清浄化しようとする処理室空間の空気をファンにより循環導入されるので、コンパクトで、高効率の脱臭・殺菌に好適である。この清浄化装置は、清浄化しようとする室内空気を含む室内空間に設けられるるが、たとえば、天井、壁部分が好適である。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例によりさらに本発明を詳細に説明する。
参考例１　Ａｌ板−陽極酸化／ＺｒＯ_２／ゾル−ゲル／ハニカム（波板巻き上げ）
アルミニウム（Ａｌ）基板（平板および波板）を次の条件で陽極酸化した。
【００２３】
・浴組成　硫酸　１３．７％
・処理条件　約２２℃、０．５Ａ／ｄｍ^２、ＤＣ，５分間、陰極：カーボン
得られた陽極酸化アルミニウム基板（酸化皮膜厚さ：約０．５μｍ）をジルコニウムブトキシドのエタノール溶液（ジルコニウムブトキシド２０ｇ、エタノール４５ｇ、水２０ｇ、塩酸０．３ｇ）に浸漬し、引き上げ、乾燥（室温）を繰り返して、ついで焼成（約５００℃）し、厚さ約１０μｍのＺｒＯ_２コーティング膜（５０ｎｍＲａ以下）を作製した。ついで得られた陽極酸化膜／ＺｒＯ_２コーティング膜／アルミニウム基板から水ガラス接着剤を用いて、平板および波板を組合わせて波付けし、これをハニカム状に巻き上げることによりハニカム光触媒体を得た。
参考例２　Ａｌ板−陽極酸化／ＴｉＯ_２／ゾル−ゲル／ハニカム（波板巻き上げ）
参考例１において、ＺｒＯ_２コーティング膜に代えてＴｉＯ_２コーティング膜（厚さ約１０μｍ）を作製する以外は同様にしてハニカム光触媒体を得た。チタンイソプロポキシドのエタノール溶液（チタンイソプロポキシド２５ｇ、エタノール４０ｇ、水２５ｇ、塩酸０．３ｇ）を用いた。
実施例１
参考例１で得られたハニカム光触媒体（１）を含む空気清浄化装置の１態様を図１に示す。図１において、（２）は２本の紫外線ランプであり、そのうちの１本はオゾンランプである。（３）はファン、（４）はインバーター、（５）は操作パネル、（６）は電源ボックスを示す。この空気清浄化装置を食品加工施設のコンテナ乾燥室（室内容積７５ｍ^３）の壁面に取り付け、ファン（３）により吸込み口（図示せず）より室内空気を循環導入し、吹出し口（図示せず）より導出して、タイマー制御により１回、２時間で３回／日、間欠的にオゾンを発生させながら、連続的に空気浄化処理を行なった（処理風量１２．５ｍ^３／分）。空気循環回数は１０回／時間であった。エアサンプラー法により１０時間後の空気浮遊菌数を測定したところ、浮遊菌数は処理前の十分の一以下であった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、清浄化しようとする空気を光触媒体・紫外線とオゾンとの併用により効率的に清浄化（脱臭・殺菌）する装置を提供しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の１態様を示す概略斜視図。
【符号の説明】
１…光触媒体
２…紫外線ランプ
３…ファン

Claims

基板上に光触媒のコーティング膜を形成させた光触媒体が紫外線ランプに近接して設けられ、清浄化しようとする空気をファンにより吸込口より導入し、光触媒体により清浄化し、ついで吹出口より光触媒体により清浄化された空気を排出するように構成された空気清浄化装置において、
オゾン発生手段を設けること；ならびにオゾン分解手段を該吸込み口もしくは吹出口近傍に設けること、を特徴とする空気清浄化装置。
基板上に光触媒のコーティング膜を形成させた光触媒体が紫外線ランプに近接して設けられ、清浄化しようとする空気をファンにより吸込口より導入し、光触媒体により清浄化し、ついで吹出口より光触媒体により清浄化された空気を排出するように構成された空気清浄化装置において、
オゾン発生手段を設けること；
オゾン分解手段を該吸込み口もしくは吹出口近傍に設けること；ならびに
該オゾン分解手段は、オゾン非発生時には光触媒体により清浄化しようとする空気もしくは光触媒体により清浄化された空気と接触するように、そしてオゾン発生時には該空気と接触しないようにし得る構成を有すること、を特徴とする空気清浄化装置。
オゾン発生手段がオゾンランプもしくは無声放電である請求項１もしくは２記載の空気清浄化装置。
光触媒体により清浄化しようとする空気もしくは光触媒体により清浄化された空気の流路が、オゾン非発生時には該オゾン分解手段と接触するように、そしてオゾン発生時には該空気オゾン分解手段と接触しないように切替えられうる請求項２もしくは３記載の空気清浄化装置。
切替えがタイマーもしくはオゾンモニターにもとづいて手動もしくは自動で行われる請求項４記載の空気清浄化装置。
オゾン分解手段が、オゾン非発生時には光触媒体により清浄化しようとする空気もしくは光触媒体により清浄化された空気の流路内に置かれるように、そしてオゾン発生時には光触媒体により清浄化しようとする空気もしくは光触媒体により清浄化された空気の流路外に置かれるように移動されうる請求項２もしくは３記載の空気清浄化装置。
移動がタイマーもしくはオゾンモニターにもとづいて手動もしくは自動で行われる請求項６記載の空気清浄化装置。
オゾン分解手段が、オゾン触媒体である請求項１〜７のいずれか記載の空気清浄化装置。
清浄化しようとする空気が循環導入される請求項１〜８のいずれか記載の空気清浄化装置。
基板が金属である請求項１もしくは２記載の空気清浄化装置。
金属がアルミニウム、チタン、マグネシウム、鋼もしくはステンレス鋼である請求項１０記載の空気清浄化装置。
金属が陽極酸化、化成処理もしくはガラスコーティング処理から選ばれる絶縁被覆されてなる請求項１０もしくは１１記載の空気清浄化装置。
光触媒が酸化ジルコニウムもしくは酸化チタンである請求項１もしくは２記載の空気清浄化装置。
コーティング膜の厚さが３〜５００μｍである請求項１もしくは２記載の空気清浄化装置。
コーティング膜がゾル−ゲル法により形成される請求項１もしくは２記載の空気清浄化装置。
触媒体がハニカム、波板および／または平板より構成される請求項１もしくは２記載の空気清浄化装置。