WO2016147792A1 - 空気清浄機 - Google Patents

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WO2016147792A1
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air cleaner
corona discharge
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木内　正人
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国立研究開発法人産業技術総合研究所
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/003—Ventilation in combination with air cleaning
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • A61L9/20—Ultraviolet radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
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    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties

Definitions

  • the present invention relates to an air cleaner.
  • VOC volatile organic compound
  • Patent document 1 is disclosing the air cleaner which combined the deodorizing function by a photocatalyst, and the dust collection function by corona discharge.
  • the present invention provides an air purifier capable of removing intermediate products generated in the decomposition process in addition to the removal of dust in the air and the decomposition of volatile organic compounds (VOC) using a photocatalyst. Objective.
  • the air cleaner which concerns on the 1st viewpoint of this invention is provided with a housing
  • the casing has a wind tunnel formed therein, and has an intake port for sucking air into the wind tunnel and an exhaust port for discharging the cleaned air from the wind tunnel.
  • the blower generates an air flow from the intake port toward the exhaust port in the wind tunnel.
  • the VOC removal unit is disposed in the wind tunnel and includes a photocatalytic filter and a light source that irradiates light to the photocatalytic filter.
  • the corona discharge part is disposed downstream of the VOC removal part in the wind tunnel.
  • the air cleaner which concerns on the 2nd viewpoint of this invention is an air cleaner which concerns on a 1st viewpoint, Comprising:
  • the said photocatalyst filter is formed in the tunnel shape in which many holes were formed, and has an opening in one end.
  • the other end has a shielding member that shields the airflow, and the airflow flows into the photocatalytic filter through the opening, and flows out of the photocatalytic filter through the numerous holes. ing.
  • the air cleaner according to a third aspect of the present invention is the air cleaner according to the second aspect, wherein the shielding member shields transmission of ultraviolet rays irradiated from the light source.
  • the corona discharge part is located on the opposite side of the light source with respect to the shielding member.
  • the air cleaner according to a fourth aspect of the present invention is the air cleaner according to the second aspect or the third aspect, wherein the light source is disposed in the photocatalytic filter.
  • the air cleaner according to a fifth aspect of the present invention is the air cleaner according to any one of the second to fourth aspects, wherein the photocatalytic filter is at least partially formed in a mesh shape.
  • the air cleaner which concerns on the 6th viewpoint of this invention is an air cleaner which concerns on either of the 2nd viewpoint from the 2nd viewpoint, Comprising:
  • the said air blower sends the said air current in the said photocatalyst filter through the said opening.
  • the air cleaner according to the seventh aspect of the present invention is the air cleaner according to any one of the first to sixth aspects, further comprising an ozone decomposing unit.
  • the ozone decomposing unit is disposed downstream of the corona discharge unit in the wind tunnel.
  • an air cleaner provided with a VOC removal unit and a corona discharge unit is provided. Therefore, VOC in the air can be removed and dust in the air can be removed.
  • the corona discharge part is arranged downstream of the VOC removal part. Therefore, the intermediate product remaining without being decomposed by the VOC removal unit can be decomposed by ozone generated during corona discharge. Thereby, the intermediate product produced in the decomposition process of VOC using a photocatalyst can also be removed.
  • the side sectional view of the air cleaner concerning one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a side sectional view of an air cleaner 1 according to this embodiment
  • FIG. 2 is a plan view of the air cleaner 1.
  • the top surface is removed so that the internal structure of the air cleaner 1 can be seen.
  • the air cleaner 1 can be installed in a living environment of a human being such as indoors or in a vehicle, and purifies and activates air in the environment.
  • the air purifier 1 having the characteristics described below is small and lightweight, it can exhibit a sufficient air cleaning capability and is convenient for carrying.
  • the air purifier 1 has a housing 2 that forms a wind tunnel S1 therein.
  • casing 2 which concerns on this embodiment is a rectangular parallelepiped shape.
  • “up and down” and “lateral direction” are defined with reference to FIG. 1 unless otherwise specified.
  • the “width direction” is a direction orthogonal to the “lateral direction” in FIG.
  • the internal space of the housing 2 is divided in the vertical direction by the partition plate 3, the space above the partition plate 3 is a machine room forming the wind tunnel S1, and the space below the partition plate 3 is the electric chamber S2. is there.
  • a power supply circuit 4 and a control board 5 are accommodated in the electric chamber S2.
  • the power supply circuit 4 supplies electric power to the electrical components of the air cleaner 1, and the control board 5 controls the operation of these components.
  • the partition plate 3 is substantially equal to the shapes of the top surface 2c and the bottom surface 2d of the housing 2.
  • An air inlet H1 and an air outlet H2 are formed on the side surfaces 2a and 2b at both ends in the lateral direction of the housing 2, respectively.
  • the intake port H1 and the exhaust port H2 are both openings that connect the wind tunnel S1 and the external space, and do not face the electric chamber S2.
  • the intake port H1 and the exhaust port H2 do not appear originally, but their positions are shown for reference.
  • the intake port H1 and the exhaust port H2 are located on the same straight line extending substantially in the lateral direction.
  • the dust collection filter 10, the blower 20, the partition plate 21, the VOC removal unit 30, the corona discharge unit 40, and the ozone decomposition unit 50 are arranged in this order from the side surface 2a to the side surface 2b.
  • the blower 20 is driven by receiving power supply from the power supply circuit 4, an airflow A1 is generated in the wind tunnel S1 from the intake port H1 on the side surface 2a to the exhaust port H2 on the side surface 2b.
  • the air sucked into the wind tunnel S1 through the air inlet H1 is removed from harmful substances while proceeding in the wind tunnel S1 in the lateral direction, and then discharged from the air outlet H2.
  • the dust collection filter 10 is disposed so as to face the air inlet H1. Therefore, the air taken into the wind tunnel S1 through the intake port H1 first passes through the dust collection filter 10.
  • the performance of the dust collection filter 10 is not particularly limited, it is possible to remove relatively large dust, for example, a diameter of about 500 micrometers.
  • the dust collection filter 10 can be a sponge material filter that entangles dust.
  • a blower 20 is disposed downstream of the dust collection filter 10.
  • the blower 20 is disposed adjacent to the dust collection filter 10 so that the air suction port contacts the dust collection filter 10. Therefore, the air that has passed through the dust collection filter 10 is efficiently taken into the blower 20 and flows further downstream via the air discharge port of the blower 20.
  • the blower 20 is fixed on the partition plate 3 by a support member (not shown).
  • the structure of the blower 20 is not particularly limited as long as an airflow having an appropriate air volume can be generated in the wind tunnel S1, and can be appropriately selected from various forms such as a sirocco fan and a crossflow fan. However, it is preferable to use a small size, light weight, low noise and long life. From the viewpoint that it can be used continuously for a long time, it is preferable to select one using a brushless motor. If the air volume is too small, the air purification function in the environment where the air purifier 1 is installed may not be sufficiently exhibited, which may be undesirable. If the air volume is too large, the VOC removal unit 30 described later may be used. In this case, the time during which VOC acts on the photocatalyst is shortened, which is not preferable.
  • the air volume of the blower 20 is preferably 1 liter or more and 500 liters or less per minute, and more preferably 10 liters or more and 100 liters or less per minute. Further, the arrangement of the blower 20 can be selected as appropriate, and, for example, on the downstream side of the VOC removal unit 30 as long as the airflow A1 from the intake port H1 to the exhaust port H2 can be generated in the wind tunnel S1. It may be arranged.
  • the VOC removal unit 30 is disposed adjacent to the blower 20 on the downstream side of the blower 20.
  • a partition plate 21 is disposed between the VOC removal unit 30 and the blower 20.
  • the partition plate 21 stands on the partition plate 3 and extends to the top surface 2 c of the housing 2. Further, the partition plate 21 is formed with an opening so as to face the air discharge port of the blower 20, and as a result, the air discharged from the blower 20 passes through the partition plate 21 to the VOC removal unit 30. Reach.
  • the VOC removal unit 30 is a device that oxidatively decomposes VOC contained in air by causing a photocatalyst excited by ultraviolet rays (UV light) to act on the air.
  • the VOC removal unit 30 includes a photocatalytic filter 31 and an ultraviolet (UV) lamp 32 that irradiates the photocatalytic filter 31 with ultraviolet light.
  • the photocatalytic filter 31 has a tunnel member 33 that is open at both ends and extends substantially in the lateral direction.
  • the tunnel member 33 does not have a bottom surface (a surface on the side of the partition plate 3) as a whole or has a certain rectangular tube shape, and is fixed on the partition plate 3.
  • the tunnel member 33 according to the present embodiment is made of an inorganic material, and a photocatalyst is applied to the entire surface of the tunnel member 33.
  • a photocatalyst is not specifically limited, In this embodiment, it is titanium dioxide.
  • the tunnel member 33 according to the present embodiment is entirely formed in a mesh shape. In other words, the tunnel member 33 is formed with a large number of holes through which air can pass.
  • the UV lamp 32 is driven by receiving power supply from the power supply circuit 4.
  • the structure of the UV lamp 32 is not particularly limited as long as it has sufficient light emission characteristics to excite the photocatalyst. In the present embodiment, it is a mercury lamp with a quartz tube. However, of course, other modes such as an LED lamp can be used.
  • the wavelength of ultraviolet rays emitted from the UV lamp 32 is typically about 260 nanometers. As long as the photocatalyst can be excited, a visible light lamp can be used instead of the UV lamp 32.
  • the UV lamp 32 has a substantially cross-sectional center of the tunnel member 33 in the tunnel member 33 so that the photocatalyst applied to the surface of the tunnel member 33 can be efficiently irradiated with ultraviolet rays. It arrange
  • the arrangement of the UV lamp 32 is not particularly limited as long as the photocatalyst can be excited.
  • the opening on the upstream side of the tunnel member 33 is arranged adjacent to the opening of the partition plate 21 facing the air discharge port of the blower 20, and the air flowing out from the air discharge port is large in size.
  • the portion flows into the tunnel member 33 through the opening on the upstream side.
  • the opening on the downstream side of the tunnel member 33 is closed by a plate-shaped airflow shielding member 34.
  • the shielding member 34 can make it difficult for the airflow from the blower 20 to flow, thereby reducing the wind speed and ensuring a sufficient time for the VOC to act on the photocatalyst.
  • the air that has flowed into the tunnel member 33 follows the flow path, so that almost all of the air taken into the wind tunnel S1 comes into contact with the photocatalyst.
  • VOC in the air efficiently contacts the photocatalyst and is oxidatively decomposed.
  • the effect of the photocatalyst does not completely decompose the VOC to a harmless substance, and a certain amount of harmful intermediate products may still remain.
  • the VOC removal part 30 cannot exhibit the dust collection effect, and dust in the air is not removed. Therefore, on the downstream side of the VOC removal unit 30, a corona discharge unit 40 for removing these harmful airborne substances is disposed.
  • the corona discharge part 40 is disposed on the opposite side of the UV lamp 32 with respect to the shielding member 34.
  • the corona discharge unit 40 is a device that generates corona discharge.
  • the structure of the corona discharge part 40 is not particularly limited as long as corona discharge can be generated.
  • the corona discharge part 40 includes a needle-like discharge electrode 41 and a ring-like counter electrode 42. A positive voltage is applied to the discharge electrode 41 from the power supply circuit 4, and the counter electrode 42 is grounded.
  • the discharge electrode 41 is disposed upstream of the counter electrode 42.
  • the needle-like discharge electrode 41 is located substantially on the central axis of the ring-shaped counter electrode 42, and the needle tip of the discharge electrode 41 is spaced from the ring-shaped counter electrode 42 by a certain distance. This distance is preferably 5 mm or more and 20 mm or less. In this case, the voltage is preferably 1 kV or more and 30 kV or less.
  • the corona discharge unit 40 can detoxify the VOC that could not be removed by the VOC removal unit 30 and the intermediate product (particularly the latter) during the decomposition by the action of the electron shower and ozone described above. it can.
  • the shielding member 34 described above is made of a material that shields transmission of ultraviolet rays, or an ultraviolet absorbent is applied to the surface.
  • the ultraviolet rays generated by the UV lamp 32 do not easily reach the electrodes 41 and 42 of the corona discharge unit 40, and the electrodes 41 and 42 can be prevented from being deteriorated.
  • the shielding member 34 is not provided, the floating organic substance is carbonized by ultraviolet rays, and when used for a long period of time, it may adhere to the insulating portion and cause dielectric breakdown.
  • the shielding member 34, particularly the surface on the tunnel member 33 side is preferably configured in a dark color, particularly black, so that ultraviolet rays can be efficiently absorbed.
  • casing 2, the partition plate 3, and the partition plate 21, especially these members 2, 3, and 21 is also comprised by dark color, especially black. .
  • the central axis of the ring-shaped counter electrode 42 is generally aligned with the central axis of the exhaust port H2 of the housing 2.
  • disassembly part 50 is arrange
  • the ozone generated by the corona discharge is used for decomposition of the intermediate product, but surplus ozone remains.
  • the ozonolysis unit 50 is a device for removing the remaining ozone.
  • the structure of the ozone decomposing unit 50 is not particularly limited as long as ozone can be decomposed, but in this embodiment, an ozone decomposing element using graphite which is a nonmetallic catalyst is used.
  • the ozonolysis section 50 has a structure in which a catalyst having ozone decomposability is configured in a honeycomb (honeycomb) shape, and the honeycomb passage extends from the ring-shaped counter electrode 42 to the exhaust port H2.
  • honeycomb honeycomb
  • Example 1 an air cleaner similar to the air cleaner according to the above embodiment was manufactured.
  • the air volume of the blower was 35 liters per minute.
  • the steady state ozone concentration in the sealed space can be estimated by the following calculation.
  • V 8000 l
  • T 1/2 30 min
  • V p 0.2 ppm
  • V p 35 l ⁇ min ⁇ 1 .
  • the ozone concentration before driving the air cleaner was 0.01 ppm or less, which is the detection limit of the measuring device.
  • an ozone monitor “EG-2001” made by Sugawara Jitsugyo was used.
  • the UV lamp was removed from the air cleaner according to Example 1, and this was designated as Comparative Example 1.
  • the air containing 10 ppm formaldehyde was supplied to the inlet of the air cleaner which concerns on the comparative example 1, and the density
  • the decomposition efficiency was 50%, which was confirmed to be insufficient as an air cleaning effect.
  • the concentration was measured using a portable VOC monitor “ppbRAE PGM-7240” manufactured by RAE SYSTEMS.
  • the corona discharge part was removed from the air cleaner according to Example 1, and this was designated as Comparative Example 2.
  • the air containing 10 ppm formaldehyde was supplied to the air inlet of the air cleaner which concerns on the comparative example 2, and the density
  • the decomposition efficiency was 20%, which was confirmed to be insufficient as an air cleaning effect.
  • the concentration was measured using a portable VOC monitor “ppbRAE PGM-7240” manufactured by RAE SYSTEMS.
  • Example 2 Furthermore, the ozone decomposition part was removed from the air cleaner according to Example 1, and this was designated as Example 2. And when air
  • the ozone concentration before driving the air cleaner was 0.01 ppm or less, which is the detection limit of the measuring device. For the measurement of ozone concentration, an ozone monitor “EG-2001” manufactured by Sugawara Jitsugyo was used.
  • Example 1 the air purifying effect of the air purifier according to Example 1 was confirmed.
  • Comparative Example 1 when there is no VOC removal unit (Comparative Example 1) or when there is no corona discharge unit (Comparative Example 2), sufficient air compared to the air cleaner according to Example 1 is obtained. It was confirmed that the cleaning effect was not exhibited.
  • the photocatalyst filter having the mesh-shaped tunnel member and the shielding member is removed from the air cleaner according to the first embodiment, and instead, the photocatalyst is provided at the same position with no holes on the side surfaces and openings at both ends.
  • a cylindrical tunnel member coated on the entire surface was disposed, and this was taken as Example 3.
  • the cross-sectional shape of the tunnel member of the air cleaner according to Example 1 was a square of 20 mm ⁇ 25 mm, whereas the diameter of the circular cross-section of the tunnel member according to Example 3 was 24 mm.
  • Example 3 the air containing 10 ppm formaldehyde was supplied to the air inlet of the air cleaner which concerns on Example 3, and when the density

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Abstract

光触媒を用いた揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の分解過程で生じる中間生成物を除去することが可能な空気清浄機を提供する。この空気清浄機は、筐体と、送風機と、ＶＯＣ除去部と、コロナ放電部とを備える。筐体は、内部に風洞が形成され、風洞内に空気を吸い込む吸気口及び風洞内から清浄後の空気を排出する排気口を有する。送風機は、風洞内において吸気口から排気口へ向けての気流を生成する。ＶＯＣ除去部は、風洞内に配置され、光触媒フィルター及び光触媒フィルターに対し光を照射する光源を有する。コロナ放電部は、風洞内においてＶＯＣ除去部よりも下流に配置される。

Description

空気清浄機
　本発明は、空気清浄機に関する。
　従来、光触媒を用いて揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を分解する空気清浄機が知られている。ＶＯＣとは、ケトン類、アルコール類、有機酸等の有機化合物のうち、揮発性に富むものを意味し、空気中に含まれる場合には、人によってはアレルギー症状を誘発し、アトピー、蕁麻疹、喘息等を引き起こす。また、空気中に浮遊するダスト、主として、有機物質、無機物質を問わず、マイクロメートル以下の粒子も、アレルギー症状を誘発し得、さらには、塵肺や肺がんの原因ともなり得る。そして、このようなダストをコロナ放電により集塵する空気清浄機も知られている。特許文献１は、光触媒による脱臭機能と、コロナ放電による集塵機能とを組み合わせた空気清浄機を開示している。
特開平１１－１７９１１８号公報
　しかしながら、光触媒を用いてＶＯＣを除去しようとしたとき、温度や湿度等の環境条件によっては十分な酸化が行われず、依然として有害な中間生成物が発生し得る。例えば、エタノールであれば、アセトアルデヒドが発生する。
　本発明は、空気中のダストの除去や光触媒を用いた揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の分解に加え、その分解過程で生じる中間生成物を除去することが可能な空気清浄機を提供することを目的とする。
　本発明の第１観点に係る空気清浄機は、筐体と、送風機と、ＶＯＣ除去部と、コロナ放電部とを備える。前記筐体は、内部に風洞が形成され、前記風洞内に空気を吸い込む吸気口及び前記風洞内から清浄後の空気を排出する排気口を有する。前記送風機は、前記風洞
内において前記吸気口から前記排気口へ向けての気流を生成する。前記ＶＯＣ除去部は、前記風洞内に配置され、光触媒フィルター及び前記光触媒フィルターに対し光を照射する光源を有する。光源の特性には特に限定はないが、上記の光触媒を有効に駆動するような光を発するものであれば良く、水銀封入石英ランプなどが考えられる。前記コロナ放電部は、前記風洞内において前記ＶＯＣ除去部よりも下流に配置される。
　本発明の第２観点に係る空気清浄機は、第１観点に係る空気清浄機であって、前記光触媒フィルターは、多数の孔が形成されたトンネル状に形成されており、一端に開口を有するとともに、他端に前記気流を遮蔽する遮蔽部材を有し、前記気流が前記開口を介して前記光触媒フィルター内に流入し、前記多数の孔を介して前記光触媒フィルター内から流出するように構成されている。
　本発明の第３観点に係る空気清浄機は、第２観点に係る空気清浄機であって、前記遮蔽部材は、前記光源から照射される紫外線の透過を遮蔽する。前記コロナ放電部は、前記遮蔽部材に対して前記光源の反対側に位置する。
　本発明の第４観点に係る空気清浄機は、第２観点又は第３観点に係る空気清浄機であって、前記光源は、前記光触媒フィルター内に配置されている。
　本発明の第５観点に係る空気清浄機は、第２観点から第４観点のいずれかに係る空気清浄機であって、前記光触媒フィルターは、少なくとも部分的にメッシュ状に形成されている。
　本発明の第６観点に係る空気清浄機は、第２観点から第５観点のいずれかに係る空気清浄機であって、前記送風機は、前記開口を介して前記光触媒フィルター内に前記気流を送り込むように配置されている。
　本発明の第７観点に係る空気清浄機は、第１観点から第６観点のいずれかに係る空気清浄機であって、オゾン分解部をさらに備える。前記オゾン分解部は、前記風洞内において前記コロナ放電部よりも下流に配置される。
　本発明によれば、ＶＯＣ除去部及びコロナ放電部を備える空気清浄機が提供される。従って、空気中のＶＯＣを除去することができるとともに、空気中のダストを除去することができる。ところで、コロナ放電時には、強い酸化力を持つオゾンが発生し得るが、本発明によれば、コロナ放電部がＶＯＣ除去部の下流側に配置される。そのため、ＶＯＣ除去部で分解されずに残存した中間生成物を、コロナ放電時に発生したオゾンにより分解することができる。これにより、光触媒を用いたＶＯＣの分解過程で生じる中間生成物も除去することができる。
本発明の一実施形態に係る空気清浄機の側方断面図。 天面を取り除いた状態での空気清浄機の平面図。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る空気清浄機について説明する。
　図１に、本実施形態に係る空気清浄機１の側方断面図を示し、図２に、空気清浄機１の平面図を示す。ただし、図２では、空気清浄機１の内部構造が分かるように、天面が取り除かれている。空気清浄機１は、室内や車内等の人間の生活環境下に設置することができ、当該環境の空気を浄化・活性化する。特に、以下に説明する特徴を有する空気清浄機１は、小型・軽量に形成したとしても、十分な空気清浄能力を発揮することが可能であり、携帯にも便利である。
　図１及び図２に示すように、空気清浄機１は、内部に風洞Ｓ１を形成する筐体２を有する。本実施形態に係る筐体２は、直方体状である。なお、以下の説明において、「上下」及び「横方向」とは、特に断らない限り、図１を基準に定義される。また、「幅方向」とは、図２において「横方向」に直交する方向である。筐体２の内部空間は、仕切り板３により上下方向に分割されており、仕切り板３の上方の空間が風洞Ｓ１を形成する機械室であり、仕切り板３の下方の空間が電気室Ｓ２である。電気室Ｓ２内には、電源回路４や制御基板５が収容されている。電源回路４は、空気清浄機１の電気部品に電力を供給し、制御基板５は、これらの部品の動作を制御する。仕切り板３は、筐体２の天面２ｃ及び底面２ｄの形状に概ね等しい。
　筐体２の横方向両端の側面２ａ，２ｂには、それぞれ空気の吸気口Ｈ１及び排気口Ｈ２が形成されている。吸気口Ｈ１及び排気口Ｈ２は、共に風洞Ｓ１と外部空間とを連通する開口であり、電気室Ｓ２には面していない。なお、図１及び図２には、本来であれば吸気口Ｈ１及び排気口Ｈ２は表れないが、参考としてこれらの位置が示されている。同図に示すように、吸気口Ｈ１と排気口Ｈ２とは、概ね横方向に延びる同一直線上に位置している。
　風洞Ｓ１内には、側面２ａから側面２ｂに向かって概ね一直線状に、集塵フィルター１０、送風機２０、仕切り板２１、ＶＯＣ除去部３０、コロナ放電部４０及びオゾン分解部５０がこの順番で配置されている。送風機２０が電源回路４からの電力供給を受けて駆動されると、風洞Ｓ１内において、側面２ａの吸気口Ｈ１から側面２ｂの排気口Ｈ２へと向かう気流Ａ１が発生する。風洞Ｓ１内へ吸気口Ｈ１を介して吸い込まれた空気は、風洞Ｓ１内を横方向に進みながら有害物質の除去がされ、その後、排気口Ｈ２から排出される。
　集塵フィルター１０は、吸気口Ｈ１に対面するように配置されている。従って、吸気口Ｈ１を介して風洞Ｓ１内に取り込まれた空気は、まず集塵フィルター１０を通過する。集塵フィルター１０の性能は特に限定されないが、比較的大きな、例えば、５００マイクロメートル程度の径の塵や埃を除去することができる。例えば、集塵フィルター１０は、塵や埃を絡め取るスポンジ素材のフィルターとすることができる。
　集塵フィルター１０の下流側には、送風機２０が配置されている。送風機２０は、その空気吸込口が集塵フィルター１０に接触するように、集塵フィルター１０に隣接して配置されている。従って、集塵フィルター１０を通過した空気は、送風機２０に効率的に取り込まれ、送風機２０の空気吐出口を介してさらに下流側へと流れてゆく。また、送風機２０は、図示されない支持部材により、仕切り板３上に固定されている。
　送風機２０の構造は、風洞Ｓ１内に適切な風量の気流を生成することができる限り、特に限定されず、シロッコファン、クロスフローファン等の様々な形態のものから適宜選択することができる。ただし、小型、軽量、低騒音で寿命が長いものが使用されることが好ましい。長時間継続して使用できる点では、ブラシレスモーターを使用したものを選択することが好ましい。なお、風量が少なすぎる場合には、空気清浄機１の設置される環境における空気の浄化機能が十分に発揮されず好ましくないことがあり、風量が多すぎる場合にも、後述するＶＯＣ除去部３０においてＶＯＣが光触媒に作用する時間が短くなってしまい、好ましくないことがある。このような観点からは、送風機２０の風量は、毎分１リットル以上かつ５００リットル以下であることが好ましく、毎分１０リットル以上かつ１００リットル以下であることがより好ましい。また、送風機２０の配置に関しても適宜選択することができ、風洞Ｓ１内に吸気口Ｈ１から排気口Ｈ２へと向かう気流Ａ１を生成することができる限り、例えば、ＶＯＣ除去部３０よりも下流側に配置されていてもよい。
　ＶＯＣ除去部３０は、送風機２０の下流側において、送風機２０に隣接して配置されている。ただし、ＶＯＣ除去部３０と送風機２０との間には、仕切り板２１が配置されている。仕切り板２１は、仕切り板３上に起立しており、筐体２の天面２ｃまで延びている。また、仕切り板２１には、送風機２０の空気吐出口に対面するように開口が形成されており、その結果、送風機２０から吐出される空気は、仕切り板２１を通過してＶＯＣ除去部３０に達する。
　ＶＯＣ除去部３０は、紫外線（ＵＶ光）により励起した光触媒を空気に作用させることで、空気中に含まれるＶＯＣを酸化分解する装置である。具体的には、ＶＯＣ除去部３０は、光触媒フィルター３１と、これに紫外線を照射する紫外線（ＵＶ）ランプ３２とを有する。光触媒フィルター３１は、両端が開口し、概ね横方向に延びるトンネル部材３３を有する。トンネル部材３３は、全体として底面（仕切り板３側の面）のない又はある角筒状であり、仕切り板３上に固定されている。本実施形態に係るトンネル部材３３は、無機材質により構成されており、トンネル部材３３の表面全体には、光触媒が塗布されている。光触媒の種類は特に限定されないが、本実施形態では、二酸化チタンである。本実施形態に係るトンネル部材３３は、全体がメッシュ状に形成されており、言い換えると、トンネル部材３３には空気の通り抜けが可能な多数の孔が形成されている。
　ＵＶランプ３２は、電源回路４からの電力供給を受けて駆動される。ＵＶランプ３２の構造は、光触媒を励起するのに十分な発光特性を有する限り、特に限定されないが、本実施形態では、石英管の水銀ランプである。しかしながら、勿論、ＬＥＤランプ等の他の態様とすることもできる。ＵＶランプ３２から照射される紫外線の波長は、典型的には、２６０ナノメートル程度である。また、光触媒を励起することができる限り、ＵＶランプ３２に代えて、可視光ランプを用いることもできる。また、本実施形態に係るＵＶランプ３２は、トンネル部材３３の表面に塗布された光触媒に効率的に紫外線を照射することができるように、トンネル部材３３内において、トンネル部材３３の略断面中央を概ね横方向に延びるように配置されている。しかしながら、ＵＶランプ３２の配置も、光触媒を励起することができる限り、特に限定されない。
　トンネル部材３３の上流側の開口は、送風機２０の空気吐出口に対面する仕切り板２１の開口にさらに対面するように隣接して配置されており、当該空気吐出口から流れ出た空気は、その大部分が当該上流側の開口を介してトンネル部材３３内へ流入する。一方、トンネル部材３３の下流側の開口は、板状の気流の遮蔽部材３４により塞がれている。そのため、トンネル部材３３内に流入した空気は、トンネル部材３３の下流側の開口を介してトンネル部材３３内から抜け出ることができず、メッシュ状のトンネル部材３３に形成された多数の孔を介して、トンネル部材３３内から流出する。遮蔽部材３４は、送風機２０からの気流を流れにくくすることができ、これにより、風速を低下させ、ＶＯＣが光触媒に作用する時間が十分に確保される。
　また、本実施形態では、トンネル部材３３内に流入した空気が上記の流路を辿ることで、風洞Ｓ１内に取り込まれた空気の殆ど全量が光触媒に接触することになる。これにより、空気中のＶＯＣが効率的に光触媒と接触し、酸化分解される。ただし、ＶＯＣが光触媒により効率的に分解されるとしても、光触媒による効果では、ＶＯＣが無害な物質まで完全に分解されず、依然として有害な中間生成物が一定程度残留し得る。また、ＶＯＣ除去部３０は、集塵効果を発揮することはできず、空気中のダストは除去されない。そのため、ＶＯＣ除去部３０の下流側には、これらの有害な空気中の浮遊物質を除去するためのコロナ放電部４０が配置されている。
　より詳細には、コロナ放電部４０は、遮蔽部材３４に対してＵＶランプ３２の反対側に配置されている。コロナ放電部４０は、コロナ放電を発生させる装置である。コロナ放電部４０の構造は、コロナ放電を発生させることができる限り、特に限定されないが、本実施形態では、針状の放電電極４１とリング状の対向電極４２とを有する。放電電極４１には、電源回路４から正電圧が印加され、対向電極４２は接地されている。放電電極４１は、対向電極４２よりも上流側に配置されている。また、針状の放電電極４１は、概ねリング状の対向電極４２の中心軸上に位置し、放電電極４１の針先は、リング状の対向電極４２から一定の距離を空けている。この距離は、好ましくは、５ｍｍ以上かつ２０ｍｍ以下である。この場合、電圧は、１ｋＶ以上かつ３０ｋＶ以下であることが好ましい。
　以上の構成により、放電電極４１及び対向電極４２間に高圧が印加されると、これらの電極４１，４２間にコロナ放電が生じる。これにより、コロナ放電部４０付近の空気中において、中間生成物に電子シャワーを浴びせることができるとともに、オゾンが発生する。ここで発生したオゾンは、その強い酸化力により、中間生成物を分解させることができる。従って、コロナ放電部４０では、上述した電子シャワーとオゾンの作用とにより、ＶＯＣ除去部３０で除去しきれなかったＶＯＣと、その分解途中の中間生成物と（特に後者）を無毒化させることができる。
　また、コロナ放電が発生すると、コロナ放電部４０付近の空気中のダストが帯電し、この帯電したダストはクーロン力により対向電極４２に集められ、ここで焼失する。これにより、空気中のダストも除去される。
　ところで、上述した遮蔽部材３４は、紫外線の透過を遮蔽する材質で構成される、又は紫外線吸収剤が表面に塗布されていることが好ましい。この場合、ＵＶランプ３２で発生した紫外線が、コロナ放電部４０の電極４１，４２に達しにくくなり、電極４１，４２の劣化を防止することができる。もし遮蔽部材３４がない場合には、浮遊する有機物が紫外線で炭化され、長期間使用した場合には、絶縁部分に付着して絶縁破壊を起こす可能性がある。また、以上の観点からは、遮蔽部材３４、特にトンネル部材３３側の面は、紫外線を効率的に吸収できるよう、暗色、特に黒色に構成されていることが好ましい。また、本実施形態では、筐体２、仕切り板３及び仕切り板２１、特にこれらの部材２，３，２１の風洞Ｓ１に面する内側表面も、暗色、特に黒色に構成されていることが好ましい。
　リング状の対向電極４２の中心軸は、概ね筐体２の排気口Ｈ２の中心軸と位置合わせされている。そして、対向電極４２と排気口Ｈ２との間には、両者に接触するように、オゾン分解部５０が配置されている。コロナ放電により発生したオゾンは、中間生成物の分解に利用されるが、剰余のオゾンが残留する。オゾン分解部５０は、この残留したオゾンを除去するための装置である。オゾン分解部５０の構造は、オゾンを分解することができる限り、特に限定されないが、本実施形態では、非金属系触媒であるグラファイトを用いたオゾン分解素子が用いられている。また、本実施形態に係るオゾン分解部５０は、オゾン分解能を有する触媒をハニカム（蜂の巣）状に構成した構造を有しており、ハニカムの通路がリング状の対向電極４２から排気口Ｈ２まで向かうように配置されている。
　実施例１として、上記実施形態に係る空気清浄機と同様の空気清浄機を製作した。送風機の風量は毎分３５リットルとした。
　実施例１に係る空気清浄機を室内に配置し、排気口の外側付近で空気中に含まれるイオンの数を測定したところ、マイナスイオンが３０万個／ｃｃ、プラスイオンが２００個／ｃｃの結果が得られた。イオンの数の測定には、アンデス電気株式会社製の空気イオンカウンター「ＩＴＣ－２０１Ａ」を用いた。実施例１に係る空気清浄機では、励起された空気により好ましい濃度のマイナスイオンが生成されていることが確認された。
　また、実施例１に係る空気清浄機が駆動中及び停止中の両方の条件下で、空気中に含まれる各サイズの粒子の量を測定し、集塵率を算出したところ、以下の結果が得られた。測定は、リオン株式会社製のパーティクルカウンター「ＫＣ－５１」を用いて、空気清浄機の排気口の外側付近で行った。以下の結果からは、空気中のダストが高集塵率で除去されていることが確認できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　また、１０ｐｐｍのホルムアルデヒドを含む空気を実施例１に係る空気清浄機の吸気口に供給し、排気口から排出される空気のホルムアルデヒドの濃度を測定したところ、５００ｐｐｂとなり、９５％の分解効率が確認された。なお、濃度の測定には、ＲＡＥ　ＳＹＳＴＥＭＳ社製のポータブルＶＯＣモニタ「ｐｐｂＲＡＥ　ＰＧＭ－７２４０」を使用した。
　また、実施例１に係る空気清浄機の吸気口に大気を供給し、排気口から排出される空気中のオゾンの濃度を測定したところ、０．２ｐｐｍという結果が得られた。
　ここで、密閉空間での定常状態のオゾン濃度は、下記の計算で見積もることができる。
ρ（ｔ）：時間ｔにおけるオゾンの濃度（ｐｐｍ）
Ｎ（ｔ）：時間ｔにおけるオゾンの個数
Ｖ：空気清浄機を運転している部屋の容積（ｌ）
Ｔ1/2：オゾンの半減期（ｍｉｎ）
λ：減衰定数（ｍｉｎ-1）
ｎp：空気清浄機から放出されるオゾンの生成率（ｐｐｍ・ｍｉｎ-1）
ρp：空気清浄機から放出されるオゾンの濃度（ｐｐｍ）
Ｖp：空気清浄機から放出される空気の風速（ｌ・ｍｉｎ-1）
とすると、
Ｎ（ｔ）＝ρ（ｔ）・Ｖ
ｎp＝ρp・Ｖp
λ＝０．６９３・Ｔ1/2 -1
である。
　一定のオゾンの流入がある場合の崩壊現象を記述する微分方程式は下記のように表される。
ｄＮ（ｔ）／ｄｔ＝ｎp－λＮ（ｔ）
　そこで、ｔ→∞において、ｄＮ（ｔ）／ｄｔ＝０であるので、
Ｎ（∞）＝ｎp・λ-1
ρ（∞）＝ｎp・λ-1・Ｖ-1
　　　　＝ρp・Ｖp・（Ｔ1/2／０．６９３）・Ｖ-1
となる。ここで、空気清浄機を使用する部屋の体積をＶ＝８０００ｌ、オゾンの半減期をＴ1/2＝３０ｍｉｎ、測定値から、ρp＝０．２ｐｐｍ、Ｖp＝３５ｌ・ｍｉｎ-1を用いて計算すると、ρ（∞）＝０．０３８ｐｐｍとなった。
　従って、８立方メートルの室内（二畳間）であれば、環境基準（０．０５ｐｐｍ）を十分に下回ることになる。なお、空気清浄機の駆動前のオゾンの濃度は、測定器の検出限界である０．０１ｐｐｍ以下であった。オゾンの濃度の測定には、荏原実業製のオゾンモニター「ＥＧ－２００１」を使用した。
　次に、実施例１に係る空気清浄機からＵＶランプを除去し、これを比較例１とした。そして、比較例１に係る空気清浄機の吸気口に、１０ｐｐｍのホルムアルデヒドを含む空気を供給し、排気口から排出される空気のホルムアルデヒドの濃度を測定したところ、５ｐｐｍという結果が得られた。この場合、分解効率は、５０％となり、空気清浄効果としては不十分であることが確認された。なお、濃度の測定には、ＲＡＥ　ＳＹＳＴＥＭＳ社製のポータブルＶＯＣモニタ「ｐｐｂＲＡＥ　ＰＧＭ－７２４０」を使用した。
　また、実施例１に係る空気清浄機からコロナ放電部を除去し、これを比較例２とした。そして、比較例２に係る空気清浄機の吸気口に、１０ｐｐｍのホルムアルデヒドを含む空気を供給し、排気口から排出される空気のホルムアルデヒドの濃度を測定したところ、８ｐｐｍという結果が得られた。この場合、分解効率は、２０％となり、空気清浄効果としては不十分であることが確認された。なお、濃度の測定には、ＲＡＥ　ＳＹＳＴＥＭＳ社製のポータブルＶＯＣモニタ「ｐｐｂＲＡＥ　ＰＧＭ－７２４０」を使用した。
　さらに、実施例１に係る空気清浄機からオゾン分解部を除去し、これを実施例２とした。そして、実施例２に係る空気清浄機の吸気口に大気を供給し、排気口から排出される空気中のオゾンの濃度を測定したところ、２０ｐｐｍという結果が得られた。この結果は、環境基準を超え（０．０５ｐｐｍ）ており、実施例１に係る空気清浄機は、実施例２に係る空気清浄機よりも室内で利用するのに適切であることが確認された。なお、空気清浄機の駆動前のオゾンの濃度は、測定器の検出限界である０．０１ｐｐｍ以下であった。オゾンの濃度の測定には、荏原実業製オゾンモニター「ＥＧ－２００１」を使用した。
　以上より、実施例１に係る空気清浄機の空気清浄効果が確認された。また、実施例１と比較し、ＶＯＣ除去部がない場合（比較例１）、又はコロナ放電部がない場合（比較例２）には、実施例１に係る空気清浄機と比較すると十分な空気清浄効果が発揮されないことが確認された。
　また、実施例１に係る空気清浄機から、メッシュ状のトンネル部材と遮蔽部材とを有する光触媒フィルターを取り除き、代わりに同じ位置に、側面に孔を有さず、両端に開口を有し、光触媒が全体に塗布された円筒状のトンネル部材を配置し、これを実施例３とした。なお、実施例１に係る空気清浄機のトンネル部材の断面形状は、２０ｍｍ×２５ｍｍの四角形であったのに対し、実施例３に係るトンネル部材の円形断面の直径は、２４ｍｍであった。そして、実施例３に係る空気清浄機の吸気口に、１０ｐｐｍのホルムアルデヒドを含む空気を供給し、排気口から排出される空気のホルムアルデヒドの濃度を測定したところ、６ｐｐｍという結果が得られた。この場合、分解効率は、４０％となり、実施例１に係る空気清浄効果（９５％）を下回った。これにより、メッシュ状のトンネル部材及び遮蔽部材を有する構造の光触媒フィルターの優位性が確認された。
１　空気清浄機
２　筐体
２０　送風機
３０　ＶＯＣ除去部
３１　光触媒フィルター
３２　ＵＶランプ（光源）
３３　トンネル部材
３４　遮蔽部材
４０　コロナ放電部
５０　オゾン分解部
Ｓ１　風洞
Ｈ１　吸気口
Ｈ２　排気口
Ａ１　風の流れ
Ｓ２　電気室（電気回路および制御基板設置部分）
２ａ　上流側側面
２ｂ　下流側側面
２１　仕切り板（送風機と光触媒室を分離する壁。風を通す穴が開いている。）
４１　放電電極（コロナ放電用針状電極）
４２　対向電極（コロナ放電用設置電極）

Claims (7)

  1. 　内部に風洞が形成され、前記風洞内に空気を吸い込む吸気口及び前記風洞内から清浄後の空気を排出する排気口を有する筐体と、
    　前記風洞内において前記吸気口から前記排気口へ向けての気流を生成する送風機と、
    　前記風洞内に配置され、光触媒フィルター及び前記光触媒フィルターに対し光を照射する光源を有するＶＯＣ除去部と、
    　前記風洞内において前記ＶＯＣ除去部よりも下流に配置されるコロナ放電部と、
    を備える、空気清浄機。
  2. 　前記光触媒フィルターは、多数の孔が形成されたトンネル状に形成されており、一端に開口を有するとともに、他端に前記気流を遮蔽する遮蔽部材を有し、前記気流が前記開口を介して前記光触媒フィルター内に流入し、前記多数の孔を介して前記光触媒フィルター内から流出するように構成されている、
    請求項１に記載の空気清浄機。
  3. 　前記遮蔽部材は、前記光源から照射される紫外線の透過を遮蔽し、
    　前記コロナ放電部は、前記遮蔽部材に対して前記光源の反対側に位置する、
    請求項２に記載の空気清浄機。
  4. 　前記光源は、前記光触媒フィルター内に配置されている、
    請求項２又は３に記載の空気清浄機。
  5. 　前記光触媒フィルターは、少なくとも部分的にメッシュ状に形成されている、
    請求項２から４のいずれかに記載の空気清浄機。
  6. 　前記送風機は、前記開口を介して前記光触媒フィルター内に前記気流を送り込むように配置されている、
    請求項２から５のいずれかに記載の空気清浄機。
  7. 　前記風洞内において前記コロナ放電部よりも下流に配置されるオゾン分解部
    をさらに備える、
    請求項１から６のいずれかに記載の空気清浄機。
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