JP6959750B2 - Air purification method and air purifier - Google Patents
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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。 The present invention relates to an air purifying method and an air purifying device capable of removing bacteria, viruses and the like. More specifically, the present invention relates to an air purifying method and an air purifying device capable of removing bacteria, viruses, etc. by using harmless low-concentration ozone or the like that may exist in the natural world.
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。 Conventionally, as an air purifier capable of removing bacteria, viruses, etc., as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-134027, a dust collecting means such as a dust collecting filter is located downstream of an ultraviolet lamp capable of generating ozone. Is known, and an ozone decomposition device is arranged on the downstream side of the dust collecting means. The strong oxidizing power of ozone is used to kill bacteria, viruses, etc., and the ozone used is decomposed by an ozone decomposition device so that it does not leak to the outside.
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。 In the case of the conventional air purifier using ozone, bacteria and viruses can be effectively removed by the powerful sterilizing and virus-killing action of ozone, but an ozone decomposition device for preventing ozone leakage, etc. There is an inconvenience that the installation becomes indispensable, the device configuration becomes complicated, and the size becomes large.
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。 Therefore, an object of the present invention is to provide an air purifying method and an air purifying device that can be compactly designed and can effectively utilize the bactericidal action of ozone without the need to provide an ozone leakage prevention means such as an ozone decomposition device.
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、ナノファイバーフィルタの上流側に配置されるオゾン発生手段を用いて、前記オゾン発生手段が発生させるオゾンにより前記ナノファイバーフィルタに捕獲された菌を不活化し、汚染空気を清浄化する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、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。
また、本発明の空気清浄化装置は、清浄化されるべき空気を通過させる装置本体と、ナノファイバーフィルタであるＰＴＦＥフィルタと、前記装置本体内に前記ＰＴＦＥフィルタの上流側に配置され、オゾン発生濃度が０．１ｐｐｍ以下であり、発生するオゾンにより前記ＰＴＦＥフィルタに捕獲された菌を不活化するオゾン発生手段と、を備えることを特徴とする。
As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors control the ozone exposure time at an arbitrary ozone concentration by using the ozone exposure intensity represented by the product of the ozone exposure time and the exposure concentration as an index. We confirmed the fact that ozone can surely exert its bactericidal effect.
Air cleaning method of the present invention has been made based on such finding, with ozone generating means are arranged upstream of the nanofiber filter, the ozone generating means is trapped in the nanofiber filter with ozone to generate In an air purifying method for inactivating bacteria and purifying contaminated air, a PTFE filter is used as the nanofiber filter, and the ozone generation concentration of the ozone generating means is set to 0.1 ppm or less.
Further, the air purifying device of the present invention is arranged in the device body for passing air to be cleaned, a PTFE filter which is a nanofiber filter, and the upstream side of the PTFE filter in the device body to generate ozone. The concentration is 0.1 ppm or less, and the ozone generating means for inactivating the bacteria captured by the PTFE filter by the generated ozone is provided.
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。 Since the air cleaning method and the air cleaning device of the present invention use a nanofiber filter as a filter together with the ozone generating means, bacteria and viruses can be retained on the nanofibers for a long period of time, and the nanofibers are bacteria and viruses. Since the diameter is smaller than that of ozone, the entire bacteria and viruses are exposed to ozone in the ozone atmosphere. Therefore, by controlling the ozone concentration and its exposure time, ozone decomposition means is not required, for example. Bacteria and viruses can be efficiently removed and the air can be purified even with ozone having a low concentration of 0.1 ppm or less. In particular, when a PTFE filter is used as the nanofiber filter, its excellent water repellency reduces the presence of water and nutrients required for virus growth, suppresses virus growth, and reduces the ozone concentration. In some cases, it is possible to suppress the unexpected growth of the virus on the filter.
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。
Next, the air purifying method and the air purifying device of the present invention will be described with reference to specific examples. The present invention is not limited to the following examples.
FIG. 1 is a block diagram of the air purifier of the present invention.
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。
In the illustrated example, the pre-filter 2 is composed of a panel type filter (DS-600 manufactured by Nippon Inorganic Co., Ltd.), the
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。
In the above embodiment, the panel type filter is used as the pre-filter 2, but the present invention is not limited to this, and a pre-filter 2 such as a roll type filter, a windsock type filter, and a pleated type filter can also be used.
Further, in this embodiment, an ultraviolet lamp made of quartz glass having a wavelength of 254 nm was used as the ozone generating means 3, but the present invention is not limited to this, and the ozone generating means 3 such as an ultraviolet lamp having a wavelength of 254 nm, a discharge method, and electrolysis are used. Ozone generating means 3 by the method and ozone generating means 3 by plasma discharge can also be used.
Further, in this embodiment, a PTFE filter was used as the nanofiber filter 4, but the present invention is not limited to the glass fiber filter, cellulose, polytetrafluoroethylene, polyethylene terephthalate, polyester, polypropylene, polyolefin, polyvinylidene fluoride, and the like. Organic fiber filters such as polyethylene, polyacryrole nitrile, acrylic, nylon, polyamide, polyvinyl alcohol, and polyurethane can also be used.
The fiber diameter of the fibers constituting the nanofiber filter 4 is preferably 1000 nm or less, more preferably 500 nm or less.
Further, the nanofiber filter 4 may be configured as a HEPA filter or a quasi-HEPA filter as described above, or may be configured as a ULPA filter or a medium performance filter.
Further, in this embodiment, a cross flow fan is used as the
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。
Next, the operation of the air purifier of the above embodiment will be described.
The air containing airborne bacteria and fungi (hereinafter referred to as bacteria) in the room where the air purifier is installed is housing through the
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。
Air containing airborne bacteria first passes through a
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。
Next, it passes through an ultraviolet lamp as an ozone generating means 3 that generates ozone having a low concentration of 0.1 ppm (allowable concentration of 0.1 ppm or less by the Japan Society for Occupational Health), and the suspended bacteria move downstream together with air containing ozone. Moving. Some airborne bacteria are oxidized and inactivated by this ozone, but inactivating actions such as sterilization by ozone are known to be proportional to the multiplier of concentration and time, such as 0.1 ppm. At low concentrations, it takes a long time to sterilize.
If the nanofiber filter 4 described in the configuration diagram of the present embodiment is not provided, most of the airborne bacteria will pass through the air purifier in a short time of 5 seconds or less while remaining alive. Become. However, the nanofiber filter 4 of this example has the ability of HEPA, and can remove 95% or more of particles having a particle size of 0.3 μm with a single pass. The size of the fungus is 2 to 5 μm, and most of them can be captured by the nanofiber filter 4. In this way, the airborne bacteria in the indoor air are effectively captured and removed by the nanofiber filter 4 by operating the air purifier.
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。
However, in the case of a conventional filter instead of the PTFE nanofiber filter 4, it is known that the captured fungi such as mold may produce hyphae and proliferate due to the water and nutrients on the filter. For this reason, it is necessary that the bacteria captured in the filter do not grow.
In the air purification measures of this embodiment, most of the airborne bacteria can be captured and removed by the nanofiber filter 4. The nanofiber filter 4 of this embodiment is composed of PTFE fibers, and because of its water repellency, which is a characteristic of PTFE, unlike glass fibers and other resin fibers, it has a feature that adhesion of water and nutrients is extremely small. ing. Therefore, the bacteria and fungi captured by the nanofiber filter 4 of this example cannot grow due to lack of water and nutrients.
Further, low-concentration ozone continues to be emitted from the ozone generating
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。
Since the ozone concentration in the ozone generating means of this embodiment is 0.1 ppm or less, which is an allowable concentration of the Japan Society for Occupational Health, an ozone treatment catalyst or the like on the outlet side is unnecessary as in the prior art.
Due to the above effects, the bacteria and fungi captured by the nanofiber filter 4 cannot grow because they are captured by the PTFE fiber, and are inactivated by low-concentration ozone over a long period of time. ..
In this way, an air purifying device that effectively purifies the air containing airborne bacteria can be configured.
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。 In the above explanation, floating bacteria and fungi have been described, but in the case of viruses, etc., when floating due to a patient's cough, etc., even if the simple substance is 0.1 μm or less, it is the droplets that stick to the spit. Yes, it is 0.3 μm or more. Therefore, the air normalizing device of the present invention can sufficiently and effectively capture the virus, and the virus does not propagate extracellularly. Furthermore, the inactivating effect of ozone can be achieved with a lower concentration and time than bacteria. Therefore, it can be seen that the present invention is sufficiently effective against viruses.
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。
Next, the actual removal of bacteria was tested and confirmed using the air purifier of this example.
Approximately 0.16 ml (Escherichia coli: 0.13 ml) of the bacterial solution was sprayed on the filter filter medium, and the mixture was exposed to ozone. The bactericidal effect was confirmed at exposure times of 240 min, 120 min, 60 min, and 20 min when the ozone concentration was 0.5 ppm, 1.0 ppm, 2.0 ppm, and 6.0 ppm, and the exposure intensity was 120. As a result, the mortality rate was 99% or more, and the bactericidal effect was confirmed.
The number of bacteria for calculating the mortality rate was counted as follows.
Adherent bacteria were extracted using sterile water and a stomacher as a filter filter medium, 50 μl each was applied to the medium using a spiral plater, and then cultured, and the number of bacteria was counted to calculate the mortality rate.
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。 It is industrially useful because it is possible to provide an air cleaning method and a cleaning device that can effectively utilize the bactericidal action of ozone without the need to provide ozone leakage prevention means such as an ozone decomposition device.
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
1
Claims (3)
前記ナノファイバーフィルタとしてＰＴＦＥフィルタを用い、
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空気清浄化方法。 With ozone generating means are arranged upstream of the nanofiber filter, the by ozone ozone generating means for generating inactivate bacteria, captured by the said nanofiber filter, air cleaning method for cleaning a contaminated air In
A PTFE filter is used as the nanofiber filter.
An air purification method characterized in that the ozone generation concentration of the ozone generation means is 0.1 ppm or less.
ナノファイバーフィルタであるＰＴＦＥフィルタと、
前記装置本体内の前記ＰＴＦＥフィルタの上流側に配置され、オゾン発生濃度が０．１ｐｐｍ以下であり、発生するオゾンにより前記ＰＴＦＥフィルタに捕獲された菌を不活化するオゾン発生手段と、を備えることを特徴とする空気清浄化装置。 The main body of the device that allows the air to be cleaned to pass through,
With the PTFE filter, which is a nanofiber filter,
It is provided with an ozone generating means which is arranged on the upstream side of the PTFE filter in the main body of the apparatus, has an ozone generation concentration of 0.1 ppm or less, and inactivates bacteria captured by the PTFE filter by the generated ozone. An air purifier featuring.
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