JP2005304807A

JP2005304807A - 光触媒を用いた空気清浄装置の空気流制御方法及び装置

Info

Publication number: JP2005304807A
Application number: JP2004126361A
Authority: JP
Inventors: Keiko Seki; 恵子関
Original assignee: SEKI KK
Current assignee: SEKI KK
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】光触媒を用いて有害化学物質を分解して無害化や脱臭を行ない、ウィルスなどを殺菌する空気清浄装置に関し、全ての光触媒ユニットにおいて最適な条件で清浄化すべき空気の流速が制御できるようにする。
【解決手段】光触媒坦持体12，13と紫外線光源14からなる複数の同一な光触媒ユニット10を円周上に等間隔に配置し、光触媒ユニット10の清浄化すべき空気７の取り込みと排出する空気８の条件を同一とし、清浄化すべき空気７が複数の光触媒ユニット10を通過する流速を均一化した。
【選択図】図３

Description

本発明は、光触媒を用いて有害化学物質を分解して無害化や脱臭を行ない、ウィルスなどを殺菌する空気清浄装置に関し、特に清浄化すべき空気流の制御方法とその装置に関する。

従来、酸化チタンなどの光触媒に紫外線光源（ブラックライト、水銀灯など）を当てて励起させてＯＨラジカルを生成し、その活性化した光触媒に清浄化すべき空気を通過させて汚染物質を分解し、無害化や脱臭あるいは殺菌をする空気清浄装置は知られている。

そのような空気清浄装置には、光触媒を塗布した筒体内を清浄化すべき空気が通過するもののように、取り込んだ空気の一部が光触媒に接触して浄化されるものと、取り込んだ空気の全量が光触媒担持体を通過し、清浄化すべき空気が光触媒に接触する機会を極力多くしたものとがある。

例えば、特開２００３−５３１９４号公報に示されるように、図５のような空気清浄装置20が知られている。この空気清浄装置20は、筐体に空気取り込み口21と空気排出口22を設け、空気排出口22の直前に送風機23を設け、複数枚の板状の光触媒担持体24を清浄化すべき空気26流に直交させて平行に配置し、その間に複数本の蛍光管状の紫外線光源25を配置したものである。

このような空気清浄装置20では、光触媒担持体24の全面を清浄化すべき空気26が通過するもので、清浄化すべき空気26が必ず光触媒担持体24を通過して浄化の機会を得るものである。

しかし、光触媒担持体24と紫外線光源25との距離が一様でないことから、光触媒は紫外線光源24に近い部分は充分に励起され活性化しているが、紫外線光源24から遠い部分は充分に励起されずあまり活性化していない。清浄化すべき空気26を光触媒担持体24の全面を通過させると、あまり活性化していない部分にも清浄化すべき空気26が均等に流れ、分解反応が充分に進まず排出されるという問題があった。

そこで、図６に示すように、紫外線光源38を囲む比較的小さな光触媒担持体36，37による光触媒ユニット34により、紫外線光源38から遠い部分を作らないようにして、その光触媒ユニット34を並設することも考えられる。

この空気清浄装置30は、筐体に空気取り込み口31と空気排出口32を設け、空気排出口32の直前に送風機33を設け、比較的小さな複数枚の板状の光触媒担持体36を清浄化すべき空気39流に直交させて平行に配置し、その間に各1本の蛍光管状の紫外線光源38を配置し、紫外線光源38の両側面にも光触媒担持体37を配置し、それらを保持体35に保持させた光触媒ユニット34とし、その光触媒ユニット34を清浄化すべき空気39流に平行に並設したものである。

このような空気清浄装置30では、清浄化すべき空気39が必ず活性化している光触媒担持体36，37を通過して浄化の機会を得るものである。
特開２００３−５３１９４号

前記の図６に示した技術では、空気中の汚染物質が多い場合には送風機33をゆっくり回して、光触媒担持体36，37との接触時間を長くして汚染物質の分解の精度を上げてから排出されるようにする必要がある。また、汚染物質が少ない場合には送風機33を早く回して、光触媒担持体36，37との接触時間を短くして浄化する空気量を増して、短時間に浄化を完了する方が効率がよい。

つまり、汚染物質の量が多い場合には、ゆっくりと光触媒担持体を通過させて未分解のまま通過する汚染物質の量を減少させる必要がある。また、汚染物質の量が少ない場合には、素早く光触媒担持体を通過させて処理空気量を多くした方が効率がよい。

また、浄化しようとする臭気や化学物質により、分解の精度を上げてから排出するために要する時間が異なる。つまり、光触媒との接触により部分的に結合が切断され、一旦中間物質が生成されるような難分解性の物質では、その中間物質に悪臭や害があると完全な浄化とは言えず、二酸化炭素と水というような完全な浄化に至るには更なる分解が必要となるためと考えられる。

しかし、図６に示した光触媒ユニット34を並設したものでは、筐体の影響で筐体に近い光触媒ユニット34に流入する清浄化すべき空気39の流速が遅くなる。また、送風機33に近い側の光触媒ユニット34に流入する清浄化すべき空気39の流速が速くなる。

光触媒ユニット34の流入側に何も設けず（商品としての空気清浄装置としては現実的でないが）直接清浄化すべき空気を取り込もうとすると、周辺に配置した光触媒ユニットより中心部の光触媒ユニットに流入する清浄化すべき空気の流速が遅くなる。

このように、個々の光触媒ユニットに流入する清浄化すべき空気の流速が異なると、送風機をゆっくり回して長時間で光触媒担持体を通過させているにもかかわらず、分解の精度を上げてから排出できないことが起きる。つまり、全ての光触媒ユニットにおいて最適な条件で清浄化すべき空気の流速が制御できず、悪臭や有害物質が残ったりすることがあった。

また、蛍光管状の紫外線光源には寿命があり、定期的に交換しなければならないが、紫外線光源が複数列及び複数段に重なって配列されていると、中心部の紫外線光源の交換が容易でないという問題があった。

そこで本発明は、清浄化すべき空気が複数の光触媒ユニットを通過する流速を均一化して、全ての光触媒ユニットにおいて最適な条件で清浄化すべき空気の流速が制御でき、紫外線光源の交換が容易な、光触媒を用いた空気清浄装置の空気流制御方法及び装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明による光触媒を用いた空気清浄装置の空気流制御方法は、光触媒を担持した光触媒担持体12，13と紫外線光源14と送風機５を用いた空気清浄装置１において、光触媒担持体12，13と紫外線光源14からなる複数の同一な光触媒ユニット10を円周上に等間隔に配置し、光触媒ユニット10の清浄化すべき空気７の取り込みと排出する空気８の条件を同一とし、清浄化すべき空気７が複数の光触媒ユニット10を通過する流速を均一化したものである。

請求項２の発明による光触媒を用いた空気清浄装置の空気流制御方法は、円周上に等間隔に配置した光触媒ユニット10の外周方向から清浄化すべき空気７を取り込み、円周上に等間隔に配置した光触媒ユニット10の中心に送風機５を設け、光触媒ユニット10は排出する空気８をその中心方向に向けたものである。

請求項３の発明による光触媒を用いた空気清浄装置の空気流制御装置は、光触媒を担持した光触媒担持体12，13と紫外線光源14と送風機５を用いた空気清浄装置１において、光触媒担持体12，13と紫外線光源14からなる複数の同一な光触媒ユニット10を円周上に等間隔に配置し、円周上に等間隔に配置した光触媒ユニット10の外周方向に清浄化すべき空気７を取り込む同一な空気取り込み口15を設け、内周方向に排出する空気８を排出する同一な空気排出口16を設け、円周上に等間隔に配置した光触媒ユニット10の中心に送風機５を設け、光触媒ユニット10の空気排出口16を送風機５に連通させたものである。

請求項１の発明によれば、光触媒担持体12，13と紫外線光源14からなる複数の同一な光触媒ユニット10を円周上に等間隔に配置し、光触媒ユニット10の清浄化すべき空気７の取り込みと排出する空気８の条件を同一とし、清浄化すべき空気７が複数の光触媒ユニット10を通過する流速を均一化したため、全ての光触媒ユニット10において最適な条件で清浄化すべき空気７の流速が制御できるから、汚染物質の分解の精度を上げてから排出できる。

請求項２の発明によれば、円周上に等間隔に配置した光触媒ユニット10の外周方向から清浄化すべき空気７を取り込み、円周上に等間隔に配置した光触媒ユニット10の中心に送風機５を設け、光触媒ユニット10は排出する空気８をその中心方向に向けたため、構造が簡単となり光触媒ユニット10は露出した形で円周上に重なることなく配置されるから、光触媒ユニット10の紫外線光源14の交換が容易となる。

請求項３の発明によれば、光触媒担持体12，13と紫外線光源14からなる複数の同一な光触媒ユニット10を円周上に等間隔に配置し、円周上に等間隔に配置した光触媒ユニット10の外周方向に清浄化すべき空気７を取り込む同一な空気取り込み口15を設け、内周方向に排出する空気８を排出する同一な空気排出口16を設け、円周上に等間隔に配置した光触媒ユニット10の中心に送風機５を設け、光触媒ユニット10の空気排出口16を送風機５に連通させたため、清浄化すべき空気７が複数の光触媒ユニット10を通過する流速を均一化し、全ての光触媒ユニット10において最適な条件で清浄化すべき空気７の流速が制御できるから、汚染物質の分解の精度を上げてから排出できる。

また、構造が簡単となり光触媒ユニット10は露出した形で円周上に重なることなく配置されるから、光触媒ユニット10の紫外線光源14の交換が容易となる。

全ての光触媒ユニットにおいて最適な条件で清浄化すべき空気の流速が制御できるようにするという目的を、光触媒担持体と紫外線光源からなる複数の同一な光触媒ユニットを円周上に等間隔に配置し、光触媒ユニットの清浄化すべき空気の取り込みと排出の条件を同一とし、清浄化すべき空気が複数の光触媒ユニットを通過する流速を均一化して実現した。

図１は、本発明の一実施例に係る空気清浄装置１の正面図であって、空気清浄装置１は比較的大型のものであって、ホルムアルデヒドなどの比較的難分解性の物質を含む空気を浄化する、工場用の場合を想定しており、空気清浄装置１には箱状の筐体２内に光触媒担持体12，13と紫外線光源14からなる複数の同一な光触媒ユニット10と送風機５を設ける。

筐体２の周囲に多数の小孔からなる筐体空気取り込み口３を設け、筐体２の上面中心に同心円状に配置した多数の長孔からなる筐体空気排出口４を設け、筐体空気排出口４の直下に送風機５を設ける。

光触媒担持体12，13と紫外線光源14からなる光触媒ユニット10を平面視の円周上に等間隔に配置する。実施例では４個の同一な光触媒ユニット10を円周上に９０度の角度で等間隔に配置した。

各々の光触媒ユニット10の外方と隣接する光触媒ユニット10の内方を繋ぎ、清浄化すべき空気７や排出する空気８を案内し、光触媒ユニット10を保持する、平面視が略Ｌの字状の板である４個の同一な案内板６を設ける。この案内板６により、光触媒ユニット10の外周方向と内周方向が区画される。

光触媒ユニット10には、保持体11と光触媒担持体12，13と紫外線光源14を設ける。

光触媒担持体12は、比較的小さな垂直方向に長い板状のもので、複数枚の光触媒担持体12を清浄化すべき空気７流に直交させて平行に配置する。実施例では、１個の光触媒ユニット10に４枚の板状の光触媒担持体12を平行に配置している。

光触媒担持体13は、光触媒担持体12の両端の間に設けられ、比較的小さな垂直方向に長い板状のもので、清浄化すべき空気７流に平行に配置する。実施例では、１個の光触媒ユニット10に６枚の板状の光触媒担持体13を平行に配置している。

これら光触媒担持体12，13は、セラミックス質の多孔性基材の担持体に酸化チタンなどの光触媒（光反応性半導体）を担持させた、所定の厚みがあり硬質のものである。

光触媒担持体12，13の間に、各1本の細長い蛍光管状の紫外線光源14を垂直方向に長く配置する。細長い紫外線光源14と光触媒担持体12，13とは、それぞれ平行に接近させて配置し、光触媒担持体12，13で紫外線光源14を囲むようにする。実施例では、１個の光触媒ユニット10に３本の紫外線光源14を配置している。

紫外線光源14は光触媒担持体12，13を励起させる波長の紫外光を発するもので、ブラックライトや水銀灯などである。実施例では10ワット（紫外線出力１．２Ｗ）のブラックライト（最大波長３５２ｎｍ）を用いた。

光触媒担持体13の両外に一対の保持体11を設け、保持体11は平面視が略コの字状の板であり、保持体11の両端はそれぞれ最外側の光触媒担持体12の外側に位置し、その一対の保持体11の間は間が開いており、光触媒担持体12が露出した空気取り込み口15と空気排出口16となっている。保持体11により、空気取り込み口15と空気排出口16の他の部分は空気が流通しないように密閉される。

これら、空気取り込み口15と空気排出口16は各光触媒ユニット10において同一な形状とし、空気取り込み口15は案内板６により区画される外周方向に向け、空気排出口16は案内板６により区画される内周方向に向けて配置する。

空気取り込み口15は筐体空気取り込み口３に連通し、筐体空気取り込み口３から取り込まれた清浄化すべき空気７は空気取り込み口15に向かう。

平面視の円周上に等間隔に配置した光触媒ユニット10の垂直方向の中心で、案内板６により区画された内側に送風機５を設け、光触媒ユニット10の空気排出口16を送風機５に連通させ、空気排出口16の排出する空気８は中心方向に向かい、送風機５により筐体空気排出口４から機外に排出される。

送風機５はファンモーターのようなもので、送風機５は筐体２上面の内側に取り付ける。

筐体空気取り込み口３から取り込んだ清浄化すべき空気７は、空気取り込み口15から光触媒ユニット10に取り込まれるが、案内板６や空気取り込み口15の形状が同一なことから、個々の光触媒ユニット10において同一の条件となる。

また、空気排出口16からの排出する空気８は、送風機５により排出されるが、案内板６や空気排出口16の形状が同一なこと、空気排出口16から送風機５までの距離が同一なことから、個々の光触媒ユニット10において同一の条件となる。

このため、清浄化すべき空気７が複数の光触媒ユニット10を通過する流速が均一となり、送風機５の回転数を増減することにより、全ての光触媒ユニット10において汚染物質の量や質に合わせた最適な条件で清浄化すべき空気７の流速が制御できる。

光触媒ユニット10では、清浄化すべき空気７の汚染物質を紫外線光源14で励起された光触媒担持体12，13の光触媒が分解して浄化する。紫外線光源14と光触媒担持体12，13とは接近させて配置したから、光触媒は紫外線光源14により充分に励起されている。

なお、筐体２を取り外すと光触媒ユニット10の外側には何も無い簡単な構造のため、光触媒ユニット10は露出した形で円周上に重なることなく配置され、光触媒ユニット10の紫外線光源14の交換が容易である。

以上の実施例では、送風機５により清浄化すべき空気７を中心方向に吸引する例を示したが、送風機５により清浄化すべき空気７を中心方向から外周方向に押出すようにしても良い。

また、平面視の円周上に等間隔に配置した光触媒ユニット10の垂直方向の中心に送風機５を設けた例を示したが、正面視の円周上に等間隔に配置した光触媒ユニット10の水平方向の中心に送風機５を設けても良い。

また、送風機５を空気清浄装置１内に配置した例を示したが、送風機５は別置きとしてダクトで連結しても良い。

また、光触媒担持体12，13としてセラミックス質の多孔性基材のものを示したが、アルミ繊維やガラス繊維基材のもの、その他の金属繊維基材（ステンレスなど）や植物繊維基材あるいは合成繊維基材などを用いても良い。

また、送風機５の回転数を増減することにより清浄化すべき空気７の流速を制御する例を示したが、筐体空気排出口４の開口面積を調節して清浄化すべき空気７の流速を制御するようにしても良い。

また、ホルムアルデヒドなどの比較的難分解性の物質を浄化する例を示したが、アンモニアや硫化水素のように比較的分解の容易な物質を浄化する場合に用いても良い。

光触媒を用いた空気清浄装置の空気流制御方法及び装置の一実施例を示す正面図である。その平面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３の要部を示す部分拡大図である。従来技術を示す断面図である。さらに別の従来技術を示す断面図である。

符号の説明

１空気清浄装置
５送風機
７清浄化すべき空気
８排出する空気
10 光触媒ユニット
12 光触媒担持体
13 光触媒担持体
14 紫外線光源
15 空気取り込み口
16 空気排出口

Claims

光触媒を坦持した光触媒坦持体と紫外線光源と送風機を用いた空気清浄装置において、光触媒坦持体と紫外線光源からなる複数の同一な光触媒ユニットを円周上に等間隔に配置し、光触媒ユニットの清浄化すべき空気の取り込みと排出する空気の条件を同一とし、清浄化すべき空気が複数の光触媒ユニットを通過する流速を均一化した光触媒を用いた空気清浄装置の空気流制御方法。
円周上に等間隔に配置した光触媒ユニットの外周方向から清浄化すべき空気を取り込み、円周上に等間隔に配置した光触媒ユニットの中心に送風機を設け、光触媒ユニットは排出する空気をその中心方向に向けた請求項１記載の光触媒を用いた空気清浄装置の空気流制御方法。
光触媒を坦持した光触媒坦持体と紫外線光源と送風機を用いた空気清浄装置において、光触媒坦持体と紫外線光源からなる複数の同一な光触媒ユニットを円周上に等間隔に配置し、円周上に等間隔に配置した光触媒ユニットの外周方向に清浄化すべき空気を取り込む同一な空気取り込み口を設け、内周方向に排出する空気を排出する同一な空気排出口を設け、円周上に等間隔に配置した光触媒ユニットの中心に送風機を設け、光触媒ユニットの空気排出口を送風機に連通させた光触媒を用いた空気清浄装置の空気流制御装置。