特許 7010999 小型空気浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-17

(45)【発行日】2022-02-10

(54)【発明の名称】小型空気浄化装置

(51)【国際特許分類】

   A61L 9/00 20060101AFI20220203BHJP

   A61L 9/20 20060101ALI20220203BHJP

   F24F 1/008 20190101ALI20220203BHJP

   F24F 8/167 20210101ALI20220203BHJP

   F24F 7/003 20210101ALI20220203BHJP

   B01D 46/10 20060101ALI20220203BHJP

   B01J 35/02 20060101ALN20220203BHJP

【ＦＩ】

A61L9/00 C

A61L9/20

F24F1/008

F24F8/167

F24F7/003

B01D46/10 A

B01J35/02 J

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020103491

(22)【出願日】2020-06-16

(62)【分割の表示】P 2016566047の分割

【原出願日】2015-11-25

(65)【公開番号】P2020168393

(43)【公開日】2020-10-15

【審査請求日】2020-06-23

(31)【優先権主張番号】P 2014262542

(32)【優先日】2014-12-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】515316458

【氏名又は名称】株式会社Ｎａｎｏ Ｗａｖｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100142550

【弁理士】

【氏名又は名称】重泉 達志

(72)【発明者】

【氏名】今井 勇次

【審査官】中村 泰三

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００５／０６７９８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－１２６０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３０５４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２１５２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－００４９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２４７５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－３１８１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２７９４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１７６０６２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｌ ９／００－２０

Ｂ０１Ｄ ４６／００

Ｂ０１Ｊ ３５／０２

Ｂ０１Ｄ ５３／８６－８８

Ｆ２４Ｆ １／００７１－００８、０３２８－０３５５、７／００３－０６、８／１６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体と、
前記筐体内に配置され、酸化チタンを含む光触媒部材と、
前記筐体内に配置され、前記光触媒部材に対して紫外光を照射し、複数のＬＥＤ素子を含む発光部と、
前記筐体内の空気を流通させるファンと、を含み、
前記光触媒部材は、酸化チタンの粒子をコーティングしたポリエステルであり、
前記発光部は、前記筐体内の空気の流通方向について、前記筐体内に配置されている全ての前記光触媒部材よりも上流側に配置され、
前記発光部は、前記複数のＬＥＤ素子が実装されるＬＥＤ発光実装基板を有し、
前記複数のＬＥＤ素子は、５０個以上であり、
前記複数のＬＥＤ素子は、縦方向及び横方向に整列して実装され、
前記ＬＥＤ発光実装基板は、金属からなる基板本体と、前記基板本体の上側に形成され樹脂からなる絶縁層と、前記絶縁層の上側に形成される金属からなる回路パターンと、を有し、
前記回路パターンは、前記複数のＬＥＤ素子とワイヤにより電気的に接続され、
前記回路パターンは、前記複数のＬＥＤ素子へ電力を供給するアノード電極及びカソード電極を有し、
前記発光部の光出力は、６００ｍＷ以上であり、
前記筐体は、１辺が２０ｃｍ以下で、他の２辺が１５ｃｍ以下の直方体状であり、
前記筐体は、互いに対向する側面に吸気口及び排気口を有し、
前記発光部は、前記吸気口が形成された側面及び前記排気口が形成された側面から離れている小型空気浄化装置。

【請求項2】

前記ファンは、シロッコファンである請求項１に記載の小型空気浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光触媒を用いた小型空気浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の光触媒は、紫外線の照射を受けると活性化して強力な酸化還元作用を生じ、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）、硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）等の有害化合物や汚濁物等を効果的に分解する作用を発揮する。光触媒を利用した小型空気浄化装置として、吸気口及び排気口を備えた筐体内に、紫外線ランプを収納すると共に、該紫外線ランプで生成される紫外線の照射範囲内に光触媒を配置したものが知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－２２０１２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、酸化チタンを励起する際に、蛍光管のブラックライトを多数用いないと、アセトアルデヒドの除去性能が不十分であるという問題点があった。また、蛍光管のブラックライトは長尺であるため、装置が大型になってしまうという問題点もあった。

【0005】

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アセトアルデヒドの除去性能を向上させ、しかも小型化を図ることのできる小型空気浄化装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明では、筐体と、前記筐体内に配置され、酸化チタンを含む光触媒部材と、前記筐体内に配置され、前記光触媒部材に対して紫外光を照射し、複数のＬＥＤ素子を含む発光部と、前記筐体内の空気を流通させるファンと、を含む小型空気浄化装置が提供される。

【0007】

上記小型空気浄化装置において、前記発光部は、前記各ＬＥＤ素子が実装される銅ベース基板を有することが好ましい。

【0008】

上記小型空気浄化装置において、前記ファンは、シロッコファンであることが好ましい。

【0009】

上記小型空気浄化装置において、前記発光部の電源部は、前記筐体内にて露出されていることが好ましい。

【0010】

上記小型空気浄化装置において、前記発光部は、ハロゲンランプ形状の発光装置であり、前記ＬＥＤ素子の高集積構造を有することが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、アセトアルデヒドの除去性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の一実施形態を示す小型空気浄化装置の模式断面説明図である。

【図2】図２は、ＬＥＤ発光部実装基板の平面図であり、１３直４並列の場合である。

【図3】図３は、Ｃｕ基板上にＬＥＤ素子をマウントした実装基板の一部断面図である。

【図4】図４は、アセトアルデヒドの除去性能を示すグラフである。

【図5】図５は、変形例を示す小型空気浄化装置の模式断面説明図である。

【図6】図６は、横軸を順方向電流（ｍＡ）、縦軸をＬＥＤ光出力（ｍＷ）としたＬＥＤ素子の動作性能を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１から図３は本発明の一実施形態を示し、図１は小型空気浄化装置の模式断面説明図である。
図１に示すように、この小型空気浄化装置１は、直方体状の筐体２と、筐体２内に配置され酸化チタン（ＴｉＯ_２）がコーティングされたセラミックフォーム３と、筐体２内に配置されセラミックフォーム３に対して紫外光を照射する発光装置４と、筐体２内の空気を流通させるファン５と、筐体２内に配置され空気の塵埃を除去するためのフィルター６と、を有している。

【0014】

筐体２は、例えばアルミニウムからなり、吸気口２ａと排気口２ｂとを有している。本実施形態においては、吸気口２ａ及び排気口２ｂは、互いに対向する側面にそれぞれ設けられる。筐体２内には吸気口２ａ側から排気口２ｂへ向かって、ファン５、発光装置４、セラミックフォーム３、フィルター６の順に並べられる。

【0015】

筐体２は、空気の流れる方向の寸法が２０ｃｍ、これと直交する水平方向の寸法が１５ｃｍ、高さ方向の寸法が１５ｃｍとなっている。ここで、従来の蛍光管のブラックライトは長尺であり、従来の筐体の高さ方向の寸法を少なくとも２０ｃｍ以上とする必要があった。しかも、ブラックライト１本では効果がなく複数本用いられているのが現状である。しかしながら、複数のＬＥＤ素子４３を有する発光装置４を用いることにより、筐体の高さ方向の寸法を１５ｃｍ以下とすることができる。このように、直方体状の筐体２の寸法について、１辺を２０ｃｍ以下、他の２辺を１５ｃｍ以下とすることができれば、「小型」の空気浄化装置ということができる。

【0016】

また、吸気口２ａと排気口２ｂは、それぞれ抗菌材料からなる防虫ネット７でそれぞれ覆われている。これにより、発光装置４の光に誘因されて筐体２内へ虫が侵入することはない。

【0017】

光触媒部材としてのセラミックフォーム３は、例えばアルミナからなり、内部が三次元網目構造となっている。セラミックフォーム３の表面には、光触媒としての酸化チタンの粒子がコーティングされている。酸化チタンは４１０ｎｍ以下の波長の光で励起可能であり、励起状態となる付近の空気を浄化する。

【0018】

ファン５は、作動時に筐体２内の空気を吸気口２ａ側から排気口２ｂ側へ送出する。ファン５の型式は任意であり、プロペラファンであってもシロッコファンであってもよい。ファン５としてシロッコファンを用いることにより、後述する発光装置４の筐体４１の温度を効果的に下げ、発光装置４の各ＬＥＤ素子４３の光出力を向上させることができる。また、フィルター６は、筐体２内の排気口２ａを塞ぐよう設けられる。

【0019】

発光部としての発光装置４は、筐体４１と、筐体４１の内部に配置される電源基板４４と、筐体上部の実装基板４２に実装される複数のＬＥＤ素子４３と、電源基板４４へ直流電力を供給するための外部電源（図示せず）とを接続する配線４５と、を有する。筐体４１は、例えばセラミックからなり、開口部を有する。発光装置４は、各ＬＥＤ素子４３の光を筐体４１の開口部から照射する。

【0020】

図２は、ＬＥＤ発光部実装基板の平面図であり、１３直４並列の場合である。
図２に示すように、ＬＥＤ発光実装基板４２は正方形状に形成され、各ＬＥＤ素子４３が縦方向及び横方向に整列して配置される。回路パターン４２３は、一対のアノード電極４２６及びカソード電極４２７を有し、各ＬＥＤ素子４３へ電力を供給する。本実施形態においては、１３個のＬＥＤ素子４３が並べられた４つの直列接続部４２８が並列に接続され、計５２個のＬＥＤ素子４３が使用される。発光装置４に用いられるＬＥＤ素子４３の個数は、５０個以上とすることがのぞましい。

【0021】

具体的に、各ＬＥＤ素子４３は平面視にて３５０μｍ×３５０μｍであり、２０μｍから２００μｍの実装精度でＬＥＤ発光実装基板４２に搭載される。この実装精度で搭載することにより、各ＬＥＤ素子４３の高集積構造が実現される。各ＬＥＤ素子４３の高集積構造を有していれば筐体４１の形状は任意であり、例えば筐体４１としてハロゲンランプ形状のものを用いることができる。本実施形態における発光装置４の光出力は、６００ｍＷ以上である。

【0022】

図３は、Ｃｕ基板上にＬＥＤ素子をマウントした実装基板の一部断面図である。
図３に示すように、ＬＥＤ発光実装基板４２は、金属からなる基板本体４２１と、基板本体４２１の上側に形成され樹脂からなる絶縁層４２２と、絶縁層４２２の上側に形成され金属からなる回路パターン４２３及び放熱パターン４２４と、絶縁層４２２の上側に形成され絶縁材からなる表層としての白色レジスト層４２５と、を有している。基板本体４２１は銅からなり、絶縁層４２２を貫通し金属からなる放熱部４２２ａを通じて、放熱パターン４２４と接続される。本実施形態においては、放熱部４２２ａ及び放熱パターン４２４も銅から構成される。絶縁層４２２は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、液晶ポリマー等からなり、導電性を有する基板本体４２１と回路パターン４２３との絶縁を図る。回路パターン４２３は、例えば表面（上面）に薄膜状の金を有する銅からなり、各ＬＥＤ素子４３とワイヤ４３１により電気的に接続される。白色レジスト層４２５は、例えば酸化チタンのフィラーが混入されたエポキシ系の樹脂からなり白色を呈する。

【0023】

各ＬＥＤ素子４３は、例えばＩｎＧａＮ系の発光層を有し、紫外光を発する。各ＬＥＤ素子４３のピーク波長は４００ｎｍ以上４１０ｎｍ以下とすることが好ましい。本実施形態においては、各ＬＥＤ素子４３のピーク波長は４０５ｎｍである。本実施形態においては、各ＬＥＤ素子４３はフェイスアップ型であり、それぞれワイヤ６０により回路パターン２０と電気的に接続される。

【0024】

以上のように構成された小型空気浄化装置１では、発光装置４からセラミックフォーム３に対して紫外光を照射した状態でファン５を作動させることにより、吸気口２ａから取り込まれた空気をセラミックフォーム３で浄化して排気口２ｂから排出することができる。ここで、発光装置４として紫外光を発するＬＥＤ素子４３を用い、高集積高出力構造とすることによって、蛍光管を用いたブラックライトよりもアセトアルデヒド除去性能を向上させることができる。

【0025】

図４は、横軸を時間、縦軸をアセトアルデヒド濃度としたアセトアルデヒドの除去性能を示すグラフである。アセトアルデヒドの除去性能を調べるにあたり、まず、蛍光管を用いたブラックライトを用いたもの（以下、比較例）と、ＬＥＤ素子４３を用いた発光装置４の実装基板４２をアルミニウムベースとしたもの（以下、実施例Ａ）とを比較した。尚、比較例と実施例Ａにおいては、ファンとしてプロペラファンを用いた。データを取得するにあたり、開始から３０分で紫外線照射を開始し、開始から２２０分で紫外線照射を終了した。図４に示すように、実施例Ａは、比較例と比べて、紫外線照射中のアセトアルデヒド濃度が低下した。これにより、ＬＥＤ素子４３を高集積高出力構造とすることによって、アセトアルデヒド除去性能が向上したことが理解される。

【0026】

次いで、実施例Ａと、実装基板４２を銅ベースとしたもの（以下、実施例Ｂ）と、を比較した。尚、実施例Ｂにおいても、ファンとしてプロペラファンを用いた。図４に示すように、実施例Ｂは、実施例Ａと比べて、紫外線照射中のアセトアルデヒド濃度が低下した。これにより、発光装置４の実装基板４２を銅ベース基板とすることにより、アセトアルデヒド除去性能がさらに向上したことが理解される。

【0027】

次いで、実施例Ｂと、ファン５をシロッコファンとしたもの（以下、実施例Ｃ）と、を比較した。尚、実施例Ｃにおいても、実装基板４２として銅ベースのものを用いた。図４に示すように、実施例Ｃは、実施例Ｂと比べて、紫外線照射中のアセトアルデヒド濃度が低下した。これにより、小型空気浄化装置１のファン５をシロッコファンとすることにより、アセトアルデヒド除去性能がさらに向上したことが理解される。

【0028】

次いで、実施例Ｃと、図５に示すように発光装置４の筐体４１を外し、電源基板４４を空気中に開放したもの（以下、実施例Ｄ）と、を比較した。尚、実施例Ｄにおいても、実装基板４２として銅ベースのものを用い、ファン５をシロッコファンとしたものを用いた。図４に示すように、実施例Ｄは、実施例Ｃと比べて、紫外線照射中のアセトアルデヒド濃度が低下した。これにより、発光装置４の筐体４１を設けないこと（電源基板４４を露出させること）により、アセトアルデヒド除去性能がさらに向上したことが理解される。

【0029】

図６は、横軸を順方向電流（ｍＡ）、縦軸をＬＥＤ光出力（ｍＷ）としたＬＥＤ素子の動作性能を示すグラフである。
図６に示すように、実施例Ａ、実施例Ｂ、実施例Ｃ、実施例Ｄの順に、ＬＥＤ素子４３の光出力が向上することが理解される。これはＬＥＤの放熱を向上させたことによる。すなわち、発光装置４の実装基板４２を銅ベース基板とするとアルミニウムベース基板の場合よりもＬＥＤ素子４３の光出力が向上し、小型空気浄化装置１のファン５をシロッコファンとするとプロペラファンの場合よりもＬＥＤ素子４３の光出力が向上し、発光装置４の筐体４１を設けないと設けた場合よりもＬＥＤ素子４３の光出力が向上する。

【0030】

尚、前記実施形態においては、４０５ｎｍをピーク波長とするＬＥＤ素子４３を用いたものを示したが、ピーク波長はこれに限定されず例えば３６５ｎｍとすることもできる。

【0031】

また、前記実施形態においては、酸化チタンの粒子をコーティングしたセラミックフォーム３を用いたものを示したが、酸化チタンを含んでいればセラミックフォーム３の代わりに、ポリエステル等のようなプラスチック材料や、水等のような液体を用いることもできる。

【0032】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【産業上の利用可能性】

【0033】

以上のように、本発明の小型空気浄化装置は、アセトアルデヒドの除去性能を向上させ、しかも小型化を図ることができ産業上有用である。

【符号の説明】

【0034】

１ 小型空気浄化装置
２ 筐体
３ セラミックフォーム
４ 発光装置
５ ファン
４２ 実装基板
４３ ＬＥＤ素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】