JP2018173236A - 空気清浄化方法並びに空気清浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 オゾン分解装置などのオゾン漏洩防止手段を設ける必要なく、オゾンの殺菌作用を有効利用できる空気清浄化方法と空気清浄化装置を提供する。【解決手段】本発明の空気浄化方法はフィルタと共にオゾン発生手段を用いて汚染空気を清浄化する空気清浄化方法において、前記フィルタとしてナノファイバーフィルタ４を用いることを特徴とするもので、空気清浄化装置は清浄化されるべき空気を通過させる装置本体１と、前記装置本体１内に配置されるオゾン発生手段３とナノファイバーフィルタ４とからなることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は菌・ウイルス等も除去可能な空気清浄化方法並びに空気清浄化装置に関する。さらに詳しくは、自然界にも存在し得る無害な低濃度オゾン等を利用して菌・ウイルス等をも除去可能な空気清浄化方法並びに空気清浄化装置に関する。

従来、菌・ウイルス等も除去可能な空気清浄化装置として、例えば特開平６−１３４０２７号公報に開示されるように、オゾンを生成可能な紫外線ランプの下流側に集塵フィルタ等の集塵手段を配置すると共に該集塵手段の下流側にオゾン分解装置を配したものが知られている。オゾンの強い酸化力を利用して菌・ウイルス等を死滅させると共に使用したオゾンが外部に漏れないようにオゾン分解装置で分解するようにしているものである。

特開平６−１３４０２７号公報

前記従来のオゾンを利用した空気清浄化装置の場合は、オゾンが有する強力な殺菌・殺ウイルス作用によって菌・ウイルスを効果的に除去できるものの、オゾンの漏洩を防止するためのオゾン分解装置等の設置が必須となり装置構成が複雑化すると共に大型化してしまうという不都合があった。

そこで本発明はオゾン分解装置などのオゾン漏洩防止手段を設ける必要なく、オゾンの殺菌作用を有効利用できるコンパクト設計可能な空気清浄化方法と空気清浄化装置を提供することを目的とする。

本発明者等は前記課題を解決するべく鋭意研究の結果、オゾンの暴露時間と暴露濃度の積で表されるオゾン暴露強度を指標とすることで、任意のオゾン濃度でオゾンの曝露時間をコントロールすることによりオゾンの殺菌効果を確実に発揮させ得るという事実を確認した。
本発明の空気清浄化方法はかかる知見に基づきなされたもので、請求項１に記載の通り、フィルタ共にオゾン発生手段を用いて汚染空気を清浄化する空気清浄化方法において前記フィルタとしてナノファイバーフィルタを用いることを特徴とする。
請求項２に記載の空気清浄化方法は、請求項１記載の空気清浄化方法において前記ナノファイバーフィルタとしてＰＴＦＥフィルタを用いることを特徴とする。
また、請求項３記載の空気清浄化方法は、請求項１または２記載の空気清浄化方法において前記オゾン発生手段からのオゾン発生濃度を０．１ｐｐｍ以下となるようにしたことを特徴とする。
また、本発明の空気清浄化装置は、請求項４に記載の通り、清浄化されるべき空気を通過させる装置本体と、前記装置本体内に配置されるオゾン発生手段とナノファイバーフィルタとからなることを特徴とする。
また、請求項５に記載の空気清浄化装置は、請求項４記載の空気清浄化装置において前記ナノファイバーフィルタとしてＰＴＦＥフィルタを用いたことを特徴とする。
また、請求項６記載の空気清浄化装置は、請求項４または５に記載の空気清浄化装置において前記オゾン発生手段としてオゾン発生濃度が０．１ｐｐｍ以下の紫外線ランプを用いたことを特徴とする。

本発明の空気清浄化方法並びに空気清浄化装置は、オゾン発生手段と共にフィルタとしてナノファイバーフィルタを用いるため、ナノファイバー上に菌・ウイルスを長時間に亘り保持し得、しかもナノファイバーが菌・ウイルスに比して細径であるため、菌・ウイルス全体がオゾン雰囲気内のオゾンに晒された状態となるため、オゾン濃度とその曝露時間をコントロールすることにより、オゾンの分解手段を要しない、例えば０．１ｐｐｍ以下の低濃度のオゾンででも菌・ウイルスを効率よく除去して空気を清浄化できる。特に、ナノファイバーフィルタとしてＰＴＦＥフィルタを用いた場合には、その優れた撥水性によりウイルスの増殖に必要な水分や栄養分の存在を低減させてウイルスの増殖を抑えることができ、オゾン濃度が低下した場合にもフィルタ上での不如意なウイルスの増殖を抑えることができる。

本発明空気清浄装置の一実施例の説明線図

次ぎに、本発明の空気清浄化方法並びに空気清浄化装置について具体的な実施例を参考に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
図1は本発明の空気清浄化装置の構成図である。１は空気清浄化装置本体の筐体であり、該筐体１の上流側に流入開口１ａ、そして下流側に流出開口１ｂが設けられている。また、筐体１内には上流側から順に粗塵除去用のプレフィルタ２、紫外線ランプからなるオゾン発生手段３、菌・ウイルス等を含む塵埃を捕集するナノファイバーフィルタ４、汚染空気を筐体内に引き込んで通過させるための送風ファン５が配置されている。

図示の例ではプレフィルタ２としてパネル型フィルタ（日本無機製 ＤＳ-６００）、オゾン発生手段３として石英ガラス製紫外線ランプ（波長：１８５ｎｍ）、ナノファイバーフィルタ４として繊維径２００μｍのＰＴＦＥ繊維で構成されたＨＥＰＡフィルタ（ダイキン製 ニューロファイン）、送風ファンとしてクロスフローファンを用いた。

前記実施例ではプレフィルタ２としてパネル型フィルタを用いたが、これに限定されるものではなく、ロール型フィルタ、吹流し型フィルタ、プリーツ型フィルタのようなプレフィルタ２も用いることができる。
また、本実施例ではオゾン発生手段３として波長２５４ｎｍの石英ガラス製紫外線ランプを用いたが、これに限定されるものではなく、波長２５４ｎｍの紫外線ランプのようなオゾン発生手段３や放電法、電解法によるオゾン発生手段３及びプラズマ放電によるオゾン発生手段３も用いることができる。
また、本実施例ではナノファイバーフィルタ４としてＰＴＦＥフィルタを用いたが、これに限定されることなくガラス繊維フィルタや、セルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリアクリロルニトリル、アクリル、ナイロン、ポリアミド、ポリビニールアルコール、ポリウレタン等の有機繊維フィルタ等も用いることができる。
また、ナノファイバーフィルタ４を構成する繊維の繊維径は１０００ｎｍ以下が好ましく、５００ｎｍ以下がより好ましい。
また、ナノファイバーフィルタ４は前記のようにＨＥＰＡフィルタや準ＨＥＰＡフィルタとして構成することは元より、ＵＬＰＡフィルタや中性能フィルタとして構成してもよい。
また、本実施例では送風ファン５として、クロスフローファンを用いたが、これに限定されることなく軸流ファン、シロッコファン、ターボファン等も用いることができる。

次に、前記実施例の空気清浄化装置の動作について説明する。
空気清浄化装置が設置された室内の浮遊細菌や真菌（以下、菌という）を含む空気は、空気清浄化装置本体の筐体１内の送風ファン５の力で流入開口１ａを介して筐体１内に吸引され、プレフィルタ２、オゾン発生手段３、ナノファイバーフィルタ４を通過し、送風ファン５の押し出し力で流出開口１ｂを介して筐体１外に流出される。

浮遊菌を含む空気は、最初に大きなゴミのみを除去する目の粗いプレフィルタ２を通過する。浮遊菌は小さいためこのプレフィルタ２を通過する。

次に、０．１ｐｐｍという低濃度オゾン（日本産業衛生学会の許容濃度０．１ｐｐｍ以下）を発生するオゾン発生手段３としての紫外線ランプを通過し、浮遊菌はオゾンを含む空気と共に下流側へと移動する。一部の浮遊菌は、このオゾンによって酸化されて不活化されるが、オゾンによる殺菌などの不活化作用は、濃度と時間の乗数に比例することが知られており、０．１ｐｐｍのような低濃度の場合、殺菌するのに長時間を要する。
仮に、本実施例の前記構成図に記載されたナノファイバーフィルタ４が無い場合は、空気清浄化装置を通過する５秒以下の短い時間内では大半の浮遊菌は生存したままで通過することになる。しかし、本実施例のナノファイバーフィルタ４はＨＥＰＡの能力を持っており、シングルパスで粒径０．３μｍの粒子を９５％以上除去できる。菌の大きさは２〜５μｍであり、大半はナノファイバーフィルタ４で捕獲することができる。このようにして、室内空気中の浮遊菌は空気清浄化装置を稼働させることによって、効果的にナノファイバーフィルタ４に捕獲除去される。

しかし、ＰＴＦＥ製ナノファイバーフィルタ４でなく、従来のフィルタの場合、捕獲されたカビなどの菌は、フィルタ上の水分や栄養で菌糸を出し増殖する場合があることが知られている。このためにフィルタに捕獲した菌が増殖しないことが必要である。
本実施例の空気清浄化措置では、浮遊菌の大半をナノファイバーフィルタ４で捕獲し除去することができる。本実施例のナノファイバーフィルタ４はＰＴＦＥ繊維で構成されており、ＰＴＦＥの特徴である撥水性とのため、ガラス繊維や他の樹脂繊維と異なり、水分や栄養分などの付着が極めて少ない特徴を持っている。このため、本実施例のナノファイバーフィルタ４に捕獲された細菌や真菌は、水分、栄養分の不足のため増殖することができない。
さらに、ナノファイバーフィルタ４の前に配置されたオゾン発生手段３から、低濃度オゾンが放出され続ける。菌はナノファイバーフィルタ４に捕獲されているため、動くことが出来ず、オゾンに晒され続けることになる。前述したように、オゾンによる細菌や真菌の不活化効果は、オゾン濃度と時間の乗数に比例する。たとえ通常は不活化効果の少ない低濃度オゾンであっても、ナノファイバーフィルタ４上で捕獲された菌に対しては数時間以上の長い時間であっても晒し続けることができる。この長い時間の暴露効果で不活化に必要な数値に到達する。

なお、本実施例のオゾン発生手段でのオゾン濃度は、日本産業衛生学会の許容濃度０．１ｐｐｍ以下で行うため、従来技術のように出口側でのオゾン処理触媒などは不要である。
以上の効果により、ナノファイバーフィルタ４に捕獲された細菌や真菌は、ＰＴＦＥ繊維で捕獲されたことで増殖することが出来ず、さらに低濃度オゾンで長い時間をかけて不活化されることになる。
このようにして、浮遊菌を含む空気を効果的に浄化する空気清浄化装置を構成することができる。

なお、上記説明では浮遊細菌、真菌において説明したが、ウイルスなどの場合も、患者の咳などで浮遊する場合、単体が０．１μｍ以下であっても浮遊するのは、唾でくっついた飛沫であり、０．３μｍ以上となる。このため本発明の空気正常化装置で充分効果的に捕獲できると共に、ウイルスは細胞外では増殖することはない。さらにオゾンによる不活化効果は菌よりも少ない濃度と時間で達成することができる。このため、本発明はウイルスに対しても充分興効果的であることがわかる。

次ぎに本実施例の空気清浄装置を用いて実際の菌の除去を試験して確認した。
フィルタろ材に菌液を約0.16ml（大腸菌：０．１３ｍl）噴霧し、オゾンで暴露を行った。オゾンの濃度を０．５ｐｐｍ、１．０ｐｐｍ、２．０ｐｐｍ、６．０ｐｐｍとし、暴露強度が１２０となる暴露時間２４０ｍｉｎ、１２０ｍｉｎ、６０ｍｉｎ、２０ｍｉｎで殺菌効果を確認した。結果、すべて死滅率が９９％以上を示し、殺菌効果が確認された。
なお、死滅率を算出するための菌の個数カウントは以下のように行った。
フィルタ濾材に滅菌水とストマッカ―を用いて付着菌を抽出し、スパイラルプレータを用いて50μlずつ培地に塗布、その後、培養し、菌数をカウントして死滅率を算出した。

オゾン分解装置などのオゾン漏洩防止手段を設ける必要なく、オゾンの殺菌作用を有効利用できる空気清浄方法と清浄装置を提供できるので産業上有用である。

１ 筐体
１ａ 流入開口
１ｂ 流出開口
２ プレフィルタ
３ オゾン発生手段
４ ナノファイバーフィルタ
５ 送風ファン

Claims (6)

1. フィルタと共にオゾン発生手段を用いて汚染空気を清浄化する空気清浄化方法において、前記フィルタとしてナノファイバーフィルタを用いることを特徴とする。
2. 前記ナノファイバーフィルタとしてＰＴＦＥフィルタを用いることを特徴とする請求項１記載の空気清浄化方法。
3. 前記オゾン発生手段のオゾン発生濃度を０．１ｐｐｍ以下としたことを特徴とする請求項１または２に記載の空気清浄化方法。
4. 清浄化されるべき空気を通過させる装置本体と、前記装置本体内に配置されるオゾン発生手段とナノファイバーフィルタとからなることを特徴とする空気清浄化装置。
5. 前記ナノファイバーフィルタとしてＰＴＦＥフィルタを用いたことを特徴とする請求項4記載の空気清浄化装置。
6. 前記オゾン発生手段としてオゾン発生濃度が０．１ｐｐｍ以下の紫外線ランプを用いたことを特徴とする請求項４または５に記載の空気清浄化装置。

Images