特開 2025-1648 空気清浄装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025001648

(43)【公開日】2025-01-08

(54)【発明の名称】空気清浄装置

(51)【国際特許分類】

   A61L 9/00 20060101AFI20241225BHJP

   A61L 9/18 20060101ALI20241225BHJP

   A61L 9/01 20060101ALI20241225BHJP

   B01J 35/39 20240101ALI20241225BHJP

【ＦＩ】

A61L9/00 C

A61L9/18

A61L9/01 B

B01J35/39

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024093585

(22)【出願日】2024-06-10

(31)【優先権主張番号】P 2023100479

(32)【優先日】2023-06-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】510066868

【氏名又は名称】株式会社オペス

(74)【代理人】

【識別番号】100102923

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 雄二

(72)【発明者】

【氏名】山口 さゆみ

【テーマコード（参考）】

4C180

4G169

【Ｆターム（参考）】

4C180AA02

4C180AA07

4C180CC03

4C180CC04

4C180CC15

4C180CC16

4C180CC17

4C180DD03

4C180DD04

4C180EA22X

4C180EA24X

4C180EA30X

4C180EA33X

4C180EA34X

4C180EA36X

4C180EA39X

4C180EB22Y

4C180EB24Y

4C180EB32Y

4C180HH05

4C180HH15

4C180HH17

4C180HH19

4C180LL11

4G169AA02

4G169AA03

4G169AA11

4G169BA04A

4G169BA04B

4G169BA22B

4G169BB04B

4G169BB06B

4G169BB09B

4G169BC12B

4G169BC36B

4G169BC50B

4G169BC60B

4G169BC66B

4G169CA01

4G169CA07

4G169CA10

4G169CA11

4G169DA06

4G169EA01X

4G169EA01Y

4G169EA10

4G169EB15X

4G169EB15Y

4G169EB18X

4G169EB18Y

4G169EB19

4G169FA03

4G169FB23

4G169HA05

4G169HB01

4G169HB06

4G169HB10

4G169HC22

4G169HD10

4G169HE03

4G169HE07

4G169HF01

4G169HF02

4G169HF05

(57)【要約】

【課題】コンパクトで消費電力を節約できるとともに、充分な清浄効果が得られる空気清浄機を提供する。
【解決手段】
所定の厚さをもち、かつ、通気性と透光性を備えた不織布501の表面及びその内部を構成する繊維504に、光触媒502の微粒子を付着させて、不織布の内部に三次元的に光触媒の微粒子が散在する三次元空間を設ける。この不織布501に対してその外部に配置された光源から入射した光が、三次元空間中の光触媒の微粒子表面に達して乱反射し、三次元空間中の各微粒子が、相互に上記の乱反射光を受ける状態を形成する。不織布501を支持する基板の基板面に沿う方向に、浄化対象の空気流を形成し、不織布の三次元空間中に流れるように押し流す。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の厚さをもち、かつ、通気性と透光性を備えた不織布の表面及びその内部を構成する繊維に、光触媒の微粒子を付着させて、装置の不織布の内部に三次元的に光触媒の微粒子が散在する三次元空間を設け、
この不織布に対してその外部に配置された光源から入射した光が、上記の三次元空間中の光触媒の微粒子表面に達して乱反射し、上記の三次元空間中の各微粒子が、相互に上記の乱反射光を受ける状態を形成して、
上記の不織布を支持する基板の基板面に沿う方向に、浄化対象の空気流を形成し、
この空気流の一部もしくは全部が、上記の不織布の三次元空間中に流れるように押し流して、
上記の空気流を浄化する方法。

【請求項2】

上記の不織布の実効的な断面の厚さは、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の空気流を浄化する方法。

【請求項3】

上記の光触媒は平均粒径が１００ｎｍ以下の微粒子であることを特徴とする請求項２に記載の空気流を浄化する方法。

【請求項4】

上記の光触媒は平均粒径が２０ｎｍ以上で５０ｎｍ以下の微粒子であることを特徴とする請求項２に記載の空気流を浄化する方法。

【請求項5】

実効的な断面の厚さが０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の厚さをもつ不織布の表面及び内部を構成する繊維に、平均粒径が１００ｎｍ以下の光触媒の微粒子を付着させて、その不織布の内部に三次元的に光触媒の微粒子が散在し、かつ、三次元空間の全方向に通気性と透光性を備えていることを特徴とする空気流を浄化するための不織布。

【請求項6】

前記光触媒は、前記二酸化チタンに金属イオンがドープされたことを特徴とする請求項５に記載の空気流を浄化するための不織布。

【請求項7】

前記光触媒部は、ハイドロキシアパタイトで被覆されたことを特徴とする請求項５に記載の空気流を浄化するための不織布。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は空気清浄装置に関する。

【背景技術】

【0002】

空気中の臭気、塵、菌、及びウイルスなどを除去する空気清浄装置は、業務用または家庭用など様々な分野で活用されている。空気清浄装置として、例えば、オゾン、プラズマ、紫外線、又は光触媒を利用した装置がある。光触媒を用いた空気清浄装置は、騒音、大きさ、コストの面で、他の装置より優れている。

【0003】

光触媒、例えば、二酸化チタン、酸化タングステンに光を照射すると、空気中の水や酸素と反応して、活性酸素を生成し、強力な酸化作用を持つ活性酸素により、脱臭または殺菌などの効果を発揮する。光触媒を利用した空気清浄装置として、例えば、特許文献１に開示された装置がある。

【0004】

特許文献１に開示された空気清浄装置は、光触媒を活性化させる光源と、光源の周囲に配置された光触媒を含む脱臭フィルタと、脱臭フィルタに空気を送るファンを備える。ファンを稼働させて脱臭フィルタに空気を送り込み、脱臭フィルタの光触媒により空気の清浄化を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２３－０９４６７８号公報

【特許文献2】特開２００９－０７８０５８号公報

【特許文献3】特開２００３－１０３１４２号公報

【特許文献4】特開２００８－０５５１６１号公報

【特許文献5】特開２０１９－０１７８５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献に開示された空気清浄装置において、空気は、脱臭フィルタを通過するときのみ光触媒と接触するので、接触時間は短く清浄効果は充分ではなかった。また、ファンは、空気が脱臭フィルタを通過できるだけの風力を備える必要があり、ファンが大型化し消費電力も大きいという問題があった。

【0007】

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、コンパクトで消費電力を節約できるとともに、充分な清浄効果が得られる空気清浄装置を提供することを目的とする。本発明はさらに、浄化能力を高めたまま、広く様々な場所に使用できる空気清浄装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。

【0009】

＜構成１＞
所定の厚さをもち、かつ、通気性と透光性を備えた不織布の表面及びその内部を構成する繊維に、光触媒の微粒子を付着させて、装置の不織布の内部に三次元的に光触媒の微粒子が散在する三次元空間を設け、
この不織布に対してその外部に配置された光源から入射した光が、上記の三次元空間中の光触媒の微粒子表面に達して乱反射し、上記の三次元空間中の各微粒子が、相互に上記の乱反射光を受ける状態を形成して、
上記の不織布を支持する基板の基板面に沿う方向に、浄化対象の空気流を形成し、
この空気流の一部もしくは全部が、上記の不織布の三次元空間中に流れるように押し流して、
上記の空気流を浄化する方法。

【0010】

＜構成２＞
上記の不織布の実効的な断面の厚さは、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする構成１に記載の空気流を浄化する方法。

【0011】

＜構成３＞
上記の光触媒は平均粒径が１００ｎｍ以下の微粒子であることを特徴とする構成２に記載の空気流を浄化する方法。

【0012】

＜構成４＞
上記の光触媒は平均粒径が２０ｎｍ以上で５０ｎｍ以下の微粒子であることを特徴とする構成２に記載の空気流を浄化する方法。

【0013】

＜構成５＞
実効的な断面の厚さが０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の厚さをもつ不織布の表面及び内部を構成する繊維に、平均粒径が１００ｎｍ以下の光触媒の微粒子を付着させて、その不織布の内部に三次元的に光触媒の微粒子が散在し、かつ、三次元空間の全方向に通気性と透光性を備えていることを特徴とする空気流を浄化するための不織布。

【0014】

＜構成６＞
前記光触媒は、前記二酸化チタンに金属イオンがドープされたことを特徴とする構成５に記載の空気流を浄化するための不織布。

【0015】

＜構成７＞
前記光触媒部は、ハイドロキシアパタイトで被覆されたことを特徴とする構成５に記載の空気流を浄化するための不織布。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、コンパクトで消費電力を節約できるとともに、浄化対象の空気流を不織布の三次元空間中に流すので、充分な清浄効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施の形態に係る空気清浄装置の外観を示す概略図である。

【図2】空気清浄装置の構造を示す図である。

【図3】空気清浄ユニットの外観図であり、(ａ)は上面図、(ｂ)は(ａ)のＸ－Ｘ線で切断したときの断面図である。

【図4】空気清浄ユニットを積層して使用する場合を示し、(ａ)は第１空気清浄ユニット及び第３空気清浄ユニットの上面図であり、(ｂ)は、第２空気清浄ユニットの上面図である。

【図5】空気清浄ユニットを積層して使用する場合の側面図である。

【図6】ラックの要部を示す図である。

【図7】変形例１の空気清浄装置の概念図である。

【図8】図７の点線で囲われた部分を拡大した図である。

【図9】変形例２の空気清浄装置の概念図である。

【図10】図９の点線で囲われた部分を拡大した図である。

【図11】光触媒部の表面構造を示す説明図である。

【図12】不織布の構造を示す断面図である。

【図13】容器とその内部構造を示す斜視図である。

【図14】空気清浄装置の性能評価をしたグラフである。

【図15】容器を連結した構造を示す斜視図である。

【図16】エアコンのダクトと居室の断面図である。

【図17】本発明の不織布の断面構造と繊維に付着した光触媒の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の実施の形態に係る空気清浄装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図において、空気清浄装置の空気清浄ユニットを積層する方向を上下方向、矩形状の空気清浄ユニットの長手方向を左右方向、上下方向及び左右方向の双方に垂直な方向を前後方向とする。上下・左右・前後の方向は、本実施の形態を説明するために任意に定められた方向である。

【実施例0019】

本実施の形態に係る空気清浄装置１は、図１に外観を示すように、箱型に形成され、吸込口１１から空気を取り入れ、内部の光触媒で空気中のウイルス、細菌等を不活性化して、空気を清浄化する装置である。図２に示すように、空気清浄装置１は、本体１０と、送風部２０と、空気清浄ユニット３０と、ラック４０と、電源５０と、光源６０と、を備える。

【0020】

本体１０は、空気清浄装置１の構成部品を内部に収容するケース部材であり、合成樹脂で形成されている。本体１０の上面には、外部の空気を取り込むための吸気口１１が形成され、下面には、本体１０の内部に取り込まれた空気を吐き出すための排気口１２が形成されている。本実施の形態では、吸気口１１と排気口１２とは、互いに対向する位置に配置され、吸気口１１から取り込まれた空気は、上方から下方の排気口１２に向けて流れる。

【0021】

送風部２０は、吸気口１１の近傍に配置され、吸気口１１から入った空気を、空気清浄ユニット３０に向けて送る。送風部２０は、ファンと、ファンを回転させるモータとを備える(図示せず)。ファンとして、例えば、シロッコファン、プロペラファンが用いられる。モータとして、例えば、インバータ回路により周波数制御するインバータモータが使用される。モータは、後述する電源５０により駆動される。ファンの回転数は、使用者の操作により変更することができる。

【0022】

空気清浄ユニット３０は、送風部２０により送られた空気に含まれる塵、細菌、ウイルスを、光触媒により除去するユニットである。空気清浄ユニット３０は、図３に示すように、フレーム３１と、光触媒部３２と、通気部３３とを備える。

【0023】

フレーム３１は 、矩形状に形成された合成樹脂製の枠体であり、内部が第１領域３１ａと第２領域３１ｂに区分けされている。第１領域３１ａと第２領域３１ｂは、フレーム３１の内部を前後方向の境界線３１ｃにより、左右に区分けされた領域である。図３(ａ)(ｂ)では、第１領域３１ａは第２領域３１ｂより大きく形成されている。第１領域３１ａと第２領域３１ｂの大きさは、同じでもよいし、第２領域３１ｂが第１領域３１ａより大きくてもよい。また、境界線３１ｃの部分に枠材を配置して、後述する不織布や透明性または透光性を備える基板を固定するために使用してもよい。

【0024】

光触媒部３２は、フレーム３１の第１領域３１ａに配置される。光触媒部３２は、光触媒を含み、第１領域３１ａの表面を通過する空気を浄化する。

【0025】

光触媒部３２は、基材に光触媒を担持させて形成される。基材として、本実施の形態では、不織布で形成されたシート部材を用いる。シート部材は、フレーム３１の第１領域３１ａを覆うようにして、フレーム３１の枠の部分に貼り付けられる。

【0026】

光触媒として、金属イオン、半導体等が用いられ、半導体の光触媒として、例えば、二酸化チタン(ＴｉＯ２)、酸化亜鉛(ＺｎＯ)、酸化鉄(Ｆｅ２Ｏ３)、酸化タングステン(ＷＯ３)、ガリウムリン(ＧａＰ)、ガリウム砒素(ＧａＡｓ)、硫化カドミウム(ＣｄＳ、チタン酸ストロンチウム(ＳｒＴｉＯ３))を用いる。二酸化チタンは、安価で化学的安定性も優れており、本実施の形態では二酸化チタン(以下、「酸化チタン」という。)を例に用いて説明する。

【0027】

不織布は、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリプロピレンなどを原料として使用して製造された不織布を用いる。酸化チタンとバインダ(接着剤)等を混合した液体に不織布を含浸又は塗布して、酸化チタンを不織布に担持させる。シート部材に酸化チタンを担持させたものを、以下、酸化チタンシートという。酸化チタンシートを予め作成することにより、使用するフレーム３１の第１領域３１ａの大きさに応じて、切り取って使用することができる。

【0028】

また、光触媒として、可視光応答型の光触媒を用いることができる。可視光応答型の光触媒として、例えば、酸化チタンに金属イオンをドープしたものを使用する。酸化チタンは、紫外線が照射されたときは、空気の浄化作用が強いが、可視光に対する活性はよくない。酸化チタンに金属イオンをドープすると、可視光に対する応答性が高くなることが知られている。このような可視光応答型の光触媒を使用することで、ＬＥＤ等の可視光を利用して空気を清浄させることができる。金属イオンとして、鉄、白金、クロム、銅イオン等を使用する。

【0029】

また、光触媒部３２は、ハイドロキシアパタイト(Ｃａ１０(ＰＯ４) ６(ＯＨ)２ )で被覆してもよい。ハイドロキシアパタイトは、塩基性リン酸カルシウムである。ハイドロアパタイトは、物質の吸着性に優れた特性を有し、特に、細菌、ウイルス、アンモニアなどアミノ酸を吸着する。しかし、吸着性は飽和状態となるので、定期的な交換が必要である。一方、光触媒である酸化チタンは、強い酸化力により接触した細菌、ウイルス等を分解処理できるが、吸着力は劣る。したがって、光触媒である酸化チタンにハイドロアパタイトを被覆することにより、空気中の多くの有害物質を吸着して、優れた空気清浄効果を発揮することができる。なお、ハイドロキシアパタイトの代わりに、同じく吸着性の優れた、チタンアパタイト(ＴｉＣａ９(ＰＯ４)６(ＯＨ)２)を使用してもよい。チタンアパタイトは、カルシウムヒドロキシアパタイト(Ｃａ１０(ＰＯ４)６(ＯＨ)２)の成分にチタンを混ぜてカルシウムの１つがチタンに置き換わったものである。

【0030】

通気部３３は、光触媒部３２により浄化された空気を通過させ、空気清浄装置１の下方に向けて送る。通気部３３は、フレーム３１の第２領域３１ｂに配置され、不織布に形成されたシート部材に、空気を通過させる通気孔３３ａが形成されている。シート部材は、フレーム３１の第２領域３１ｂを覆うようにして、フレーム３１の枠の部分に貼り付けられる。通気孔３３ａは、図３(ａ)に示すように、シート部材に設けた複数の貫通孔である。通気部３３は、複数の通気孔３３ａを、シート部材に形成するのではなく、第２領域３１ｂの全体、すなわち、第２領域３１ｂ自体を、通気孔として形成してもよい。

【0031】

空気清浄装置１は、図２に示すように、３つの同一の空気清浄ユニット３０を含む。３つの空気清浄ユニット３０は、所定の間隔を隔てて上下方向に積層され、対向する空気清浄ユニット３０は、光触媒部３２と通気部３３の位置を逆にして積層される。また、対向する空気清浄ユニット３０の間に、光源６０が配置される。３つの空気清浄ユニット３０の配置関係、光源６０の配置関係については、後述する

【0032】

電源５０は、電力線により、送風部２０と光源６０とに接続され、送風部２０と光源６０に電力を供給する。電源５０は、スマートフォン等に搭載されるリチウム電池等のモバイルバッテリが用いられる。モバイルバッテリは、薄型の蓄電池であり、空気清浄装置１の蓄電状態に応じて、適宜充電して使用される。

【0033】

本実施の形態では、後述するように光源６０としてＬＥＤを用いることが好ましいこと、送風部２０は、空気清浄ユニット３０の表面を流れるだけの空気流を生じさせればよいこと、から消費電力を少なくできる。したがって、モバイルバッテリ等の小型の蓄電池を使用することができる。蓄電池を使用することにより、電力を取得するためのプラグが不要になり、空気清浄装置１は、持ち運びが可能となり、装置自体を小型化させることができる。

【0034】

光源６０は、空気清浄ユニット３０に光を照射して、光触媒を活性化させる。光源６０は、紫外線ランプ、白色灯、蛍光灯、ＬＥＤ (Light Emitting Diode)等を使用することができる。光触媒として、酸化チタンに金属イオンをドープしたものを使用する場合には、可視光応答性がよいので、ＬＥＤを使用することができる。ＬＥＤを使用した場合には、他の光源と比較して、寿命が長く、長期間交換せずに使用できるとともに、消費電力も少ないので、コストも削減できる。また、省電力、長寿命のＬＥＤを使用することで、カーボンニュートラルの実現に貢献することができる。

【0035】

光源６０として、ＬＥＤを使用するときには、白色ＬＥＤを使用してもよい。白色ＬＥＤを使用することで、ＵＶ－ＬＥＤを使用する場合と比較して、低コストで高輝度の光源を提供できるとともに、大型の冷却装置も不要となる。したがって、空気清浄装置１を小型することができる。

【0036】

３つの空気清浄ユニット３０の位置関係、及び光源６０の位置関係を、図４、５を用いて、詳述する。３つの空気清浄ユニットとして、第１空気清浄ユニット３０１、第２空気清浄ユニット３０２、及び第３空気清浄ユニット３０３を使用する。これらの空気清浄ユニット３０は、それぞれ光触媒部３２と通気部３３とを備える。図面では通気部３３には複数の通気孔３３ａは示していない。通気部３３は、複数の通気孔３３ａであってもよいし、第２領域自体を通気孔としてもよい。これらの空気清浄ユニット３０は、ラック４０に搭載される。以後、説明の内容に応じて、空気清浄ユニット３０と、第１空気清浄ユニット３０１、第２空気清浄ユニット３０２、及び第３空気清浄ユニット３０３と、を使い分けて説明する。

【0037】

ラック４０は、図５、６に示すように、左右に対向して配置された第１側板４０１と、第２側板４０２と、を備える。第１側板４０１と第２側板の４０２の対向する壁面には、図６に示すように、前後方向に伸びる保持部材４０１ａ、４０２ａが取り付けられる。保持部材４０１ａ、４０２ａは、上下方向の切断面がコ字状に形成された溝部４０１ａａ、４０２ａａを備える。各空気清浄ユニット３０は、溝部４０１ａａと溝部４０２ａａに、その短辺をスライドして挿入され、第１側板４０１と第２側板４０２の間に保持される。各空気清浄ユニット３０は、ストッパ(図示せず)により、溝部４０１ａａ、溝部４０２ａａに固定されてもよいし、ラック４０の前後方向に対向して板材を取り付けて、空気清浄ユニット３０を前後方向から挟み込むことで固定してもよい。

【0038】

第１空気清浄ユニット３０１、第２空気清浄ユニット３０２、及び第３空気清浄ユニット３０３は、図５に示すように、この順番に、上下方向に間隔を隔てて積層されて、ラック４０に配置される。３つの空気清浄ユニット３０は、対向する空気清浄ユニット３０間において、方向を逆にして配置される。すなわち、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２は、図４、５に示すように、光触媒部３２と通気部３３とが逆になるように配置される。第１空気清浄ユニット３０１では、光触媒部３２が右側、通気部３３が左側であるが、第２空気清浄ユニット３０２では、光触媒部３２が左側、通気部３３が右側、と左右が逆となるように配置される。第３空気清浄ユニット３０３は、第１空気清浄ユニット３０１と同一方向に配置される。

【0039】

上述のように３つの空気清浄ユニット３０を配置することで、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２の通気部３３は、図６に示すように、上面視で左右対称となる位置に配置される。送風部２０により空気が送られると、第１空気清浄ユニット３０１の通気部３０３と第２空気清浄ユニット３０２の通気部３３との間に空気流が発生する。第２空気清浄ユニット３０２と第３空気清浄ユニット３０３の通気部３３も上面視で左右対称となる位置に配置され、第２空気清浄ユニット３０２の通気部３３と第３空気清浄ユニット３０３の通気部３３との間に空気流が発生する。したがって、吸込口１１から入った空気は、左右に蛇行しながら流れて、排出口１２から排出される。

【0040】

光源６０は、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２の間、及び第２空気清浄ユニット３０２と第３空気清浄ユニット３０３の間、に配置される。第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２の間の光源６０は、ラック４０の第２側板４０２に取り付けられる。第２空気清浄ユニット３０２と第３空気清浄ユニット３０３の間の光源６０は、ラック４０の第１側板４０１に取り付けられる。したがって、２つの光源６０は、上面視で左右対称に配置される。

【0041】

このように、吸込口１１から吸い込まれた空気は、対向する空気清浄ユニット３０の間を蛇行して流れて、充分に光触媒と接触して浄化される。また、空気清浄ユニット３０間に取り付けられる光源６０は、第１側板４０１と第２側板４０２に交互に設置されるので、光源６０の個数を最小限に抑えながら、光触媒の効果を発揮できる。

【0042】

(空気清浄の方法)
空気清浄装置１を用いて、空気を清浄する方法について、図２、５を用いて説明する。空気清浄装置１を使用する使用者が、空気清浄装置１のスイッチ(図示せず)をオンにすることにより、運転が開始される。スイッチがオンになることで、電源５０から電力が供給され、送風部３０のモータ(図示せず)が駆動され、ファンが可動し、光源６０が点灯する。

【0043】

ファンが可動すると、図２に示すように、外部の空気は、吸入口１１から流入し空気清浄装置１の内部に吸い込まれる。吸い込まれた空気は、図５に示すように、第１空気清浄ユニット３０１の表面３０１ａを右方向に流れ、通気部３３を通過する。第１空気清浄ユニット３０１の表面３０１ａを空気が流れるときに、空気は、光触媒部３２の光触媒により清浄化される。

【0044】

第１空気清浄ユニット３０１の通気部３３を通過した空気は、第１空気清浄ユニット３０１と第２清浄ユニット３０２の間を左方向に流れる。そのとき、第１空気清浄ユニット３０１の裏面３０１ｂと第２空気清浄ユニット３０２の表面３０２ａに空気が接触することにより、空気は、第１空気清浄ユニット３０１と第２清浄ユニット３０２の光触媒部３２の光触媒により、清浄化される。

【0045】

第１空気清浄ユニット３０１と第２清浄ユニット３０２の間を流れた空気は、第２清浄ユニット３０２の通気部３３を通過して、第２空気清浄ユニット３０２と第３空気清浄ユニット３０３との間を右方向に流れる。そのとき、第２空気清浄ユニット３０２の裏面３０２ｂと第３空気清浄ユニット３０３の表面３０３ａに空気が接触することにより、空気は、第２空気清浄ユニット３０２と第３清浄ユニット３０３の光触媒部３２の光触媒により、清浄化される。

【0046】

第２空気清浄ユニット３０２と第３清浄ユニット３０３の間を流れた空気は、第３清浄ユニット３０３の通気部３３を通過して、第３空気清浄ユニット３０３の裏面３０３ｂを左方向に流れて、排出口１２から外部に排出される。

【0047】

なお、送風部２０のファンの回転速度は変更できるので、空気の流れを促進させて浄化作用を増加させたい場合には回転速度を上げ、送風部２０の騒音低減を優先する場合には、回転速度を下げる。

【0048】

(変形例１)
実施の形態では、空気清浄ユニット３０を３つ備える空気清浄装置１を説明したが、空気清浄装置は、３つ以上の空気清浄ユニット３０を備えてもよい。本変形例の空気清浄装置を、図７、８を参照して説明する。

【0049】

空気清浄装置１００は、本体１０と、送風部と、空気清浄ユニットである第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２と、ラック４０と、電源と、光源６０と、を備える。空気清浄装置１００の構成要素の構造は、空気清浄装置１と同一である。各要素の構造は、既に上述したので省略する。また、送風部と電源は、図示を省略している。

【0050】

本変形例では、空気清浄ユニット３０の通気部３３を、第２領域３１ｂの全てを開口部とする通気孔としたので、図では通気部３３は省略し、光触媒部３２のみを図示している。光触媒部３２は、不織布で形成したシート部材に、光触媒を含浸又は塗布したものを使用する。

【0051】

本変形例では、ラック４０の 第１側板４０１の壁面に第１空気清浄ユニット３０１が所定の間隔を隔てて取付けられ、第２側板４０２の壁面に第２空気清浄ユニット３０２が所定の間隔を隔てて取付けられる。第１側板４０１と第２側板４０２を前後方向から見ると、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２は、それぞれ櫛の歯状に配列されている。図７では、第１側板４０１に３枚の第１空気清浄ユニット３０１が取り付けられ、第２側板４０２に２枚の第２空気清浄ユニット３０２が取り付けられている。それぞれの側板に取り付けられる空気清浄ユニット３０は、２枚以上又は３枚以上でもよい。第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２とは、空気清浄装置１００の内部で、互いに対向され、交互に配列するように配置される。

【0052】

光源６０は、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２との間に、実施の形態と相違して、ラック４０の第１側板４０１と第２側板の双方に取り付けられる。光源６０を増やしたことにより、光触媒の活性化を向上させることができる。

【0053】

空気清浄装置１００を駆動させると、吸込口１１から入った空気は、櫛の歯状に配置された第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２との間を、左右に蛇行しながら移動して、排出口１２から吹き出される。空気は、本体１０の中で、第１空気清浄ユニット３１０と第２空気清浄ユニット３０２の光触媒部３２の光触媒と充分に接触しながら移動される。そして、吸込口１１から流入した空気中のウイルス７０は、不活性化されて排出口１２から排出される。

【0054】

より具体的には、図８に示すように、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２の光触媒部３２の光触媒は、光源６０から発せられた光を吸収する。そして、光を吸収した酸化チタンは、電子が励起され、電子と電子が抜けた後の正孔とにより、活性酸素を生じて、空気中のウイルス等を不活性化する。

【0055】

本変形例では、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２を櫛の歯状に配置して光触媒と空気との接触面積を増加させたので、清浄効果を高めることができる。また、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２の間に、第１側板４０１と第２側板４０２の双方に光源６０を取り付け、空気清浄ユニット３０に、左右双方向から光源６０の光を照射したので、光触媒の活性を促進させことができる。

【0056】

(変形例２)
実施の形態及び変形例１では、空気清浄ユニット３０の基材として、不織布を使用した例を用いて説明した。基材は、不織布でなくてもよく、透明性または透光性を備える基板を用いることができる。基材としてガラス基板を用いた変形例を、図９、１０を参照して説明する。

【0057】

ここで、透明性とは、光がその物体を透過して、物体の向こう側が見通せる物体の性質をいう。透明性を備える物体として、ガラス、高分子材料で形成された樹脂、例えば、ＰＭＭＡ(アクリル)、ＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)、ＰＣ(ポリカーボネイト)等がある。透光性とは、その物体を透過する光が拡散されるため、向こう側の形状等を明確に認識できない物体の性質をいう。透光性を備える物体として、アルミナ、ＰＬＺＴ(チタン酸ジルコン酸ランタン鉛)等のセラミックがある。

【0058】

空気清浄装置２００は、本体１０と、送風部と、空気清浄ユニットである第１空気清浄ユニット３０１、第２空気清浄ユニット３０２と、ラック４０と、電源と、光源６０と、を備える。空気清浄装置２００の構成要素の構造は、空気清浄ユニットの基材としてガラス基板を用いた以外は、空気清浄装置１と同一である。また、送風部と電源は、図示を省略している。

【0059】

空気清浄ユニット３０は、光触媒部３２と通気部３３を有するが、変形例１と同様に、通気部３３は、第２領域３１ｂの全てを開口部として形成したので、図では通気部３３は省略し、光触媒部３２のみを図示している。

【0060】

空気清浄ユニット３０の基材として、ガラス基板を用い、当該基板に、光触媒をコーティングする。当該基板への光触媒のコーティングは、例えば、チタニウム化合物を変性した溶液をミスト状または蒸気状にしてガラスに吹き付ける、又は酸化チタンを加熱焼成して当該基板に固定する等の方法を用いる。

【0061】

空気清浄ユニット３０は、変形例１と同様に、第１側板４０１の壁面に第１空気清浄ユニット３０１が、第２の側板４０２に第２空気清浄ユニット３０２が、それぞれ櫛の歯状に配列されて取付けられる。図９では、第１側板４０１に４枚の第１空気清浄ユニット３０１が取り付けられ、第２側板４０２に３枚の第２空気清浄ユニット３０２が取り付けられている。それぞれの側板に取り付けられる空気清浄ユニット３０は、３枚以上又は４枚以上でもよい。

【0062】

光源６０は、ラック４０の第１側板４０１と第２側板の双方に取り付けられる。光源６０は、実施の形態及び変形例１と相違して、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２の間ではなく、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２のそれぞれの通気部３２があるところに取り付けられる。したがって、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２は、間隔を狭めて配置させることができる。そのため、実施の形態及び変形例１よりも、多くの第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２を取り付けられる。

【0063】

空気清浄装置２００を駆動させると、吸込口１１から入った空気は、櫛の歯状に配置された第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニット３０２との間を、左右に蛇行しながら移動して、吹出口１２から吹き出される。空気は、本体１０の中で、第１空気清浄ユニット３１０と第２空気清浄ユニット３０２にコーティングされた触媒と十分に接触しながら移動される。また、基材としてガラス基板を使用したので、光源６０から発する光は、図１０に示すように、ガラス基板を透過して、一つのガラス基板の一方の面から他方の面に達して、両面にコーティングされた光触媒を活性化させる。また、通過した光は、第１空気清浄ユニット３０１から第２空気清浄ユニット３０２、又はその逆に達して、光触媒を活性化させる。このように、吸込口１１から入った空気は、空気清浄装置２００の内部で浄化され、空気中のウイルス７０等は不活性化されて、排出口１２から排出される。

【0064】

本変形例では、第１空気清浄ユニット３０１と第２空気清浄ユニットを櫛の歯状に形成して清浄効果を高めるともに、空気清浄ユニット３０に、左右の双方向から光源６０の光を照射したので、光触媒の活性を促進させことができる。また、基材として透明性または透光性を備える基板を使用したので、光源６０からの光は当該基板を透過して、一つの空気清浄ユニット３０の両面にコーティングされた光触媒を活性化するのみならず、別の空気清浄ユニット３０の光触媒も活性化させることができる。更に、光源６０を空気清浄ユニット３０の通気部３３に配置することにより、空気清浄ユニット３０の設置数を増やすことができる。

【0065】

本実施の形態に係る空気清浄ユニット３０によれば、空気は、空気清浄ユニット３０の表面を流れる間、光触媒と接触するので、光触媒と十分な接触時間を確保して光触媒の活性化させることができる。また、空気は、空気清浄ユニットの光触媒部３２を通過する必要はないので、出力の小さいファンでもよく、空気清浄装置１を小型化させることができる。

【0066】

本実施の形態に係る空気清浄ユニット３０によれば、可視光応答型の光触媒を用いて空気清浄ができるので、太陽光の有効利用、室内での使用を促進することができ、空気清浄装置１の設置場所を限定することなく使用することができる。

【0067】

本実施の形態の空気清浄装置１は、同一の空気清浄ユニット３０を、方向を逆にして積層して形成した。したがって、同一の空気清浄ユニット３０を、所望する空気清浄装置１に必要な数だけ量産することができ、製造効率を上げることができる。

【0068】

本実施の形態の空気清浄装置１によれば、複数の空気清浄ユニット３０を積層することで、各空気清浄ユニット３０の両面の光触媒部３２と接触するので、浄化作用が高い。

【0069】

本変形例１、２によれば、複数の空気清浄ユニットを櫛の歯状に配置することで、従来の空気清浄機の数十～数百倍の浄化性能を発揮することができる。

【0070】

本実施の形態、本変形例１、２では、基材として、不織布を用いたシート部材、ガラス基板を説明したが、金属板、セラミック板等を用いてもよい。

【0071】

本実施の形態では、送風部２０は、吸気口１１の近傍に配置される、と説明したが、排気口１２の近傍に配置してもよい。

【0072】

本実施の形態では、空気清浄ユニット３０を空気清浄装置１の内部に設置する例を説明した。図１に示すように、可視光応答型の光触媒８０、例えば、酸化チタンを金属イオンでドープした光触媒を、空気清浄装置１の本体１０の外表面にコーティングしてもよい。このようなコーシングを施すことにより、室内に置かれた空気清浄装置１の表面の殺菌も可能である。

【0073】

本実施の形態では、図１に示すように、１つの空気清浄装置１を用いて説明した。空気清浄装置１は、１つではなく、上下方向に別の空気清浄装置１を重ねて連結して使用してもよい。複数の空気清浄装置１を連結して使用することにより、清浄化の性能を向上させることができる。

【0074】

本実施の形態では、図１１(ａ)に示すように、表面が平坦である光触媒部３２を前提として説明した。しかし、図１１(ｂ)に示すように、光触媒部３２の表面に複数の凸部３２ａを形成してもよい。このような表面構造とすることにより、光触媒部３２の表面積が増加し、光触媒部３２に接触する有害物質であるウイルス７０等の量が多くなり、高い清浄効果を発揮することができる。

【0075】

本実施の形態では、フレーム３０の形状は矩形状であると説明したが、フレーム３０の形状は、空気清浄装置１の本体１０の形状に応じて、例えば、円形のフレームを使用してもよい。

【0076】

上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

【実施例0077】

図１２に示すように、この実施例の空気清浄ユニットの不織布５０１は、例えば、厚み方向にも幅方向にも通気性を有する、例えば、ポリエステル（PET）、ポリプロピレン（PP）、ポリエチレン（PE）等のファイバーをバインドした不織布を使用する。

【0078】

これで、光触媒５０２をその表面及び内部に分散して付着させることが出来る。浄化される空気は、矢印５０３のように、広く不織布５０１の内部を通り、光触媒５０２と有効に接触して、浄化効果を高めることができる。

【0079】

図１３には、上記の不織布５０１を透明プラスチック製の基材５００の両面に貼り付けた空気清浄ユニットの実施例を示した。容器６００の寸法は縦横高さともに内法が１０ｃｍである。基材５００の幅は１０ｃｍで長さが７ｃｍである。この基材５００の部分が隔壁状の空気清浄ユニットの光触媒部で、容器６００の内壁との間の３ｃｍほどの空隙が空気清浄ユニットの通気部である。

【0080】

この容器６００には２組の上記のような隔壁状の空気清浄ユニットが組み込まれている。容器６００の上面と下面にはそれぞれ空気の吸入口６０１と排出口６０２２が設けられている。吸入口６０１から入った空気は、２組の空気清浄ユニットの通気部を通って排出口６０２から排出される。

【0081】

上流側の空気清浄ユニットの通気部から流入した空気は、６０３￥に沿って、下流側の空気清浄ユニットの光触媒部上を通過してから、下流側の空気清浄ユニットの通気部から流出する。このように、各空気清浄ユニットの通気部が上流側から下流側に向かって非直線的に配置されて、空気がより長く光触媒と接するようにされている。

【0082】

容器６００の内壁には各所にLED光源６０４を配置して光触媒の反応を活性化する。吸入口６０１から入った空気は基材５００の両面の光触媒と広く長く接触して浄化される。容器６００や基板５００の寸法や、光触媒を付着させた不織布５０１の厚みや光源６０４の光量等を最適化すれば、この空気清浄器は、最小の電力を使って最大の浄化能力を得るように設計し調整をすることができる。

【0083】

図１４には、この空気清浄ユニットの性能を評価した実験結果を示す。一定の流量で、アセトンが１５００PPM含まれた空気を浄化する試験を行った。このグラフの縦軸は、アセトンが浄化作用により分解されて発生した炭酸ガスの濃度を示す。横軸は経過時間である。浄化が進めば炭酸ガスの濃度が図のように上昇する。

【0084】

光触媒に照射する光源の駆動電力を標準値（x1）に設定したときと、その３倍（x3）と５倍（x5）に設定したときの、それぞれ浄化能力を比較した。いずれも十分な浄化能力を有するが、光触媒を活性化させるための光の光量を増やすと、浄化能力が高まる。この例では、駆動電力を（x3）にしても（x5）にしても要求する性能が満たされるから（x3）が駆動電力の適値といえる。浄化対象の空気の性質や流量に応じて駆動電力を調整すればよい。

【0085】

こうした装置を大型化したり、光源の数を増やしたりしても、必ずしもコストに見合った浄化能力を発揮させられるものではない。しかも、装置の寸法や形状ごとに最適化のための多くの試作開発コストが発生する。これに対して、最適設定をした上記のような清浄ユニットを組み込んだ容器６００を複数台連結して使用すれば、様々な形状の高性能の浄化装置を実現できる。

【0086】

例えば、エアコンの送風口に複数の空気清浄ユニットを並べて配置して、エアコンの排気の浄化をすることができる。各種製造現場や食品工場の事務室等では、化学物質を含んだ空気や臭気がエアコンのダクトを通じて事務室に流れ込む。これを浄化する要求が少なくない。

【0087】

例えば、エアコンの排気口は横長の形が多いので、図１５に示すように、横方向に複数台の容器６００を連結して使用することができる。容器６００の吸入口６０１と排出口６０２をいずれも同方向に向けて側壁を連結したり同方向に向けて配列したりすれば、任意の形状に組み立てられる。これで、処理可能な空気の流量を容器６００の台数分増やすことができる。

【0088】

また、図に示すように、例えば、２台の容器６００の吸入口６０１と排出口６０２を連結したり、その方向に向けて配列をしたりして、浄化能力を２倍に高めることもできる。何台でも連結が可能である。なお、この時、各容器６００の光源６０４に対し電力を供給するための接続端子６０５を側壁に設けて、隣同士を電気接続し、外部から電力を供給するようにすることもできる。

【0089】

図１６に示すように、例えば、居室７００のエアコンのダクト７０１の送風口７０２は様々な形状をしている。上記のように容器６００を連結すれば、目的とする場所の形状に応じて、自由に組み合わせて空気清浄装置を構成することができる。しかも、設置工事では、小型軽量の容器６００を一台ずつ順番に並べたり積み重ねたりすれば良く、狭いダクトの中への取り付け据え付け工事が容易に出来る。

【0090】

さらに、例えば、メンテナンスを行う場合には、1つの容器だけ取り出して点検をすれば、全体の汚れや劣化等を推測できる。性能が低下していることが分かったら、一台ずつ容器を取り外して交換をすることができ、大型の空気清浄装置と比べると、圧倒的に作業性が優れている。

【0091】

なお、上記の実施例では、容器６００の側壁を密着させて連結する例を示した。しかしながら、ダクトの内部で、上記の容器６００を１台使用するよりも数台使用した方が大量に空気を浄化できるのだから、必ずしも容器６００を隙間無く連結しなくても構わない。任意の連結用の枠やアダプタ等を使って少し隙間を空けて連結しても構わない。直接連結をすることなく、それぞれをダクトの内壁に固定して配列し、上記の浄化能力の効果を高めるように組み立てても構わない。