空气净化装置 【技术领域】
本发明涉及一种适用于一般的住宅或公寓等房间、卧室等内的空气净化装置。
背景技术
通常，污染室内空气的物质有漂浮灰尘(粒状物质)和气态物质。粒状物质因其大小可有持续漂浮的和沉降堆积的。另一方面，气态物质因其比重不同有上升并停留在天花板部分处的和下降停留在地面部分上的。另外，室内的尘埃、真菌或孢子、花粉、螨虫的粪便、宠物的毛等的漂浮灰尘会污染室内空气，为了净化受其污染的空气而使用的空气净化装器要设置在一般住宅或公寓等的室内，使受室内尘埃等污染地空气流过空气净化器内的过滤器得到净化，再送到室内，从而实现室内空气的净化(例如，参照专利文献1及专利文献2)。
专利文献1 实开平4-08022号公报(第1页，图1)
专利文献2 实开平4-50328号公报(第1页，图1)
现有的空气净化装置其目的只是主要针对由灰尘等污染的空气，不仅对应当除去的粒子的净化作用仍然考虑得不够充分，而且因为缺乏对气态物质进行有效处理的装置，处理过后的空间仍达不到理想的室内净化度。
本发明的目的在于提供一种除去一般居室或公寓等室内的悬浮尘埃或有害气态物质，进行换气的空气净化装置。
另外，通常的空气净化器主体为大型的箱型结构，可以挂在壁上，或放在地面上使用，会使室内空间变小。
本发明针对因下降、沉降、堆积的污染物质较多，从主体下方吸入地面附近的空气，净化后从主体上方再将其送出的立式细长形结构的空气净化器，提供例如能够竖立在室内墙角等的形状，对室内设置几乎毫无影响的空气净化装置。
另外，本发明的目的还在于针对设置在一般的居所或公寓等室内的空气净化装置，提供一种无论是上述的悬浮灰尘，还是因换气或间隙风等原因从外部流入的二氧化氮、二氧化硫等的废气均能除去、分解的空气净化装置。
为了完成上述目的，本发明的空气净化装置，其特征在于，该空气净化装置配置在室内墙角处，具有空气净化器，该空气净化器具有下部空气吸入口和上部空气吹出口，并且在内部至少具有过滤器和送风机；以在吸入口部分处应除去的最大粒子为基准，决定吸入口距地面的距离和下面开放面积，以规定的循环送风空气进行换气处理。应当除去的最大粒子通常是50-100μ，吸入口距地面的高度如后述那样为40mm或以上距离。
另外，一种空气净化装置，该空气净化装置具有空气净化器主体，且设立在室内，该净化器主体在下部附近和上部附近分别有空气吸入口和空气吹出口，内部至少具有过滤器和送风机由上述送风机将室内空气从上述空气吸入口吸入，净化后从上述空气吹出口吹出，使室内空气循环，其特征在于：上述空气净化器主体为细长形状，其高度从位于地面附近的下部一直延伸到位于天花板附近的上部，在上述空气净化器主体内部，在上述空气吸入口附近设有预过滤器，而且在该预过滤器和上述送风机之间沿主体的纵向，配设了细长形的光催化剂过滤器，由其将吸入空气中的污染物质除去、分解。
空气净化器主体的横截面基本为扇形、五边形或三角形。上述空气净化器主体的两侧面的宽度至少为180mm，高为2000mm或以下。
根据如上构成的本发明，能够得到设置在通常的居所、公寓等室内的空气净化装置，该空气净化装置对尘埃、真菌或孢子、宠物的毛等悬浮灰尘清除自不必说，就是因换气或间隙风等原因流入室内的汽车、燃烧炉等产生的二氧化氮、二氧化硫等的废气都能除去、分解。另外，该空气净化器主体是一种能安置在室内的墙角的死角上的形状，即使把空气净化器主体安装在室内，也不会使室内变得特别窄，也不会影响室内的配置。
本发明与通常的循环型空气净化器不同，是从室内地面将气体吸入，在装置内部净化后，从上部与大量的负离子一起输送出清净气流的立式空气净化装置，设置在内部的光催化剂不仅能够分解废气或烟，而且还能分解作为致病室(sickhouse)的元凶的甲醛等。另外，光催化剂和负离子的叠加作用产生的共同效果可除去尘埃、花粉、螨虫粪便等，使空间变得舒适且健康。此外，由光催化剂分解净化作为致病室原因的甲醛和甲苯。本发明根据下降、沉降、积淀的污染物质较多这种现象，提供一种从主体下方吸入地面附近的空气，净化后，从主体上方再送出的构成的空气净化器，该净化器为能配置在室内墙角的形状，即使配置在室内也不会影响室内空间。
【附图说明】
图1是本发明一实施例的空气净化装置的平面图。
图2是本发明空气净化器主体的正视图
图3是图2的A-A线的横截面图。
图4是图2的B-B线的横截面图。
图5表示空气净化器主体的变型例，截面基本为五边形。
【具体实施方式】
下面，参照附图说明本发明的实施形式。
图1是本发明一实施例涉及的空气净化装置的平面图，图2是空气净化器主体的正视图。
空气净化器主体1受到支于地面F上的支脚2支承，高度延伸到接近天花板T处，并具有设置在室内墙壁W的墙角上时几乎不会使房间空间变窄的稍向室外突出的扇形或多边形的截面形状、尺寸。主体1的下部附近和上部附近分别有空气吸入口3和空气吹出口4。在内部配置了预过滤器5、光催化剂6、紫外线灯8及风机10等，从空气吸入口3吸入室内空气，净化后从空气吹出口4吹出，使室内空气循环。另外，为了保护内部设备，在主体的前角处设铰链17，门或盖板18a，18b，18c，18d安装在铰链17上可自由地开关。
图2表示出这样的一种状态，在该状态下，打开相当于光催化剂过滤器6及风机10等的安装位置的盖板18c，18b，可对光催化剂过滤器及风机进行维护、清洗或更换等作业。
空气净化器主体1，在图示例中，其上方位于天花板T附近，下方位于地面F附近，呈竖长的筒形，而横截面基本上为扇形，主体1的前面部几乎不向室内侧突出。即，主体1与壁面W相接的两侧面S、S间的最大宽度为200mm或以下，更好的是180mm左右，其高度H的尺寸是2000mm或以下，各尺寸不限于上述数值。
对于图1及图2，虽然将主体1加工成扇形截面，但如后述图5所示，主体截面也可为大致五边形，另外，三角形(图示省略)也可以。
利用设置在空气吸入口3上的预过滤器5捕集吸入空气中所含有的尘埃等，以便于防止下一阶段的光催化剂过滤器6堵塞。另外，如图4的放大图所示，在预过滤器4和送风机10之间，沿主体的纵向配设了除去分解吸入空气中的污染物质的细长的光催化剂过滤器6和如紫外线灯那样的光催化剂激活用灯装置8。
图中，符号9是紫外线灯的支持部件，11是送风机的控制器，12是电器件，13是脱臭剂容纳箱，14是操作面板，15是指示灯，16是主体侧壁S的前端弯曲边缘，20是安装在室内的插座。
如图2所示，在涉及预过滤器5的上部和送风机10的下部范围的主体侧壁S、S之间，固定着安装框部件7，配设了具有足够长度和宽度的光催化剂过滤器6。在其背后，沿上下设置了支持部件或支架9，固定着向光催化剂过滤器6提供光能、激活光催化剂或使光催化剂活性化的作为光源装置的紫外线灯(图4)。紫外线灯8最好是与光催化剂过滤器6的背面相隔适当距离，沿主体纵向延伸的棒状灯。
另外，上述安装框部件7配有封锁光催化剂过滤器6上端前侧的横板19b和封锁下端后侧的横板19a。因送风机的抽吸经空气吸入口3和预过滤器5被吸入的空气从光催化剂过滤器6的前面穿过催化剂过滤器层流向里面并上升。但是，横板封锁着光催化剂过滤器6的上端后侧和下端前侧，空气也可以从光催化剂过滤器6的后面穿过过滤器层流向前面。
因此，即使主体1的横截面积小，从主体1的下端吸入口3吸入的空气也可充分地接触光催化剂过滤器6后流向主体上方。
光催化剂过滤器6是在无纺布上涂覆具有抗菌作用的催化剂的空气过滤器。另外，光催化剂以二氧化钛为主要成分，当吸收紫外线区域的光能量时，产生氧化作用，由该氧化作用分解作为污染物质的有机物。这种光催化剂过滤器自身是已经公知的，没有特别限制。
污染物质，通常指漂浮灰尘、排出的废气、臭气类等，而上述的漂浮灰尘是那些静止的空气中堆积在地面上的大大小小的粒状物质，例如尘埃、真菌或孢子、花粉、螨虫的排出物、宠物的毛等。排出的废气是指因换气或间隙风等原因侵入室内的、由汽车或燃烧炉等产生的氮气、硫氧化物等。臭气类是指腐败臭气、真菌臭、宠物臭，此外，还包括近年来针对致病室，造成问题的甲醛等的总挥发性有机化合物(TVOC)等的室内发生的臭气或异臭等。
在光催化剂过滤器6的上方设置一台具有以下作用的送风机10，如图所示，该送风机10从空气吸入口3将室内地面F附近的受污空气吸入，在主体内部净化后，从空气吹出口4吹出。
该送风机10按以下方式设定，以从空气吹出口4吹出的空气不搅拌室内污染空气的程度吹出少量的空气量。送风机通常使用在设置于居所、公寓楼等的1间房内的空气净化装置上，送风机的送风量从0.7至1.0m3/min就可以了，更好的是如
100V×50Hz的条件下，0.75cm(m3/min)×3.3mm(阻力)×0.32A
100V×60Hz的条件下，0.95cm(m3/min)×3.3mm(阻力)×0.27A。
如前所述，不限于把主体加工成扇形截面，如图5所示，也可以把主体加工成大致5边形，另外，还可以是3角形(图示省略)。根据其自身的截面形状，如图1所示，可以把其设置在居室、卧室等室内死角上，因而，净化器主体与现有的置于地面或壁挂型相比因其设置在室内墙角上，因此对室内设置无影响。但是，也可以设置在墙角以外的室内中央、侧壁上。
下面，说明本发明的作用。
室内空气中包含了沉降、堆积在室内地面上的漂浮物质(粒状物质)和气态物质，包含了这些物质的空气因送风机8的运转从下部空气吸入口3吸入到主体1内，沿预过滤器5、光催化剂过滤器6在主体内上升。
安装在空气吸入口3处的预过滤器5捕集吸入的空气中的尘埃等，防止下一阶段的光催化剂过滤器6的堵塞。向主体上方移动的污染空气流过受到来自紫外线灯8的光照射而激活的光催化剂过滤器6的过滤层，被光催化剂过滤器6氧化分解了在此间流动的空气中的污染物质。污染物质被氧化分解之后，从主体1上部的空气吹出口4再次作为净化空气吹出，进行空气循环。
下面，对本发明研究的各项内容进行说明。
(观察1)在静空间内，1-50μm的灰尘或粒状物质以0.06-80cm/s的速度自然沉降，而在动空间则漂浮。由于住宅内的步行平均速度3km/h等于80cm/s，基本上与50μm的尘埃或粒状物质的沉降速度相同，因此，50μm以下的尘埃漂浮，侵入吸附在呼吸器上的量增加。由于全部都是无害的，因此，不必使漂浮为零。作为除去的目标，限于1小时发生的量，不需要累加。即，换气次数为1次～数次/小时，由空气净化器循环过滤。
作为空气净化器，存在下吸入(下面开放式)及上吹出的立式。粒子因下降气流速度+沉降速度，其效果能够缩短漂浮时间。“横气流型”会增加漂浮时间。永久漂浮的粒子由于不受此影响，需提高下降气流速度(换气次数)，才能缩短漂浮滞留时间。另外，使用空气过滤器(中性能过滤器)能够除去应除去的最小粒子(住宅场合为5μ)。
(观察2)在静空间内沉降的粒子堆积在地面上。靠近地面的吸入口对堆积粒子具有吸入效果。应除去的最大粒子在地面上滚动所需的必要的气流速度只要高于沉降速度(摩擦力可以忽略不计)即可。
这里当横向气流速度≥沉降速度时，在“下面开放式下吸入口”的场合，由于吸引力的三维衰减现象因地面而变化为二维衰减，因此吸引空气沿地面移动。另外，为了能够吸引聚集于吸入口下的地面上的粒子，向上气流速度要大于沉降速度及横向气流速度，更好是向上气流速度等于沉降速度(1.5～2.0m/秒)，决定了向上气流速度和横向气流速度，也就决定了吸入口的面积和距地面的净高。
(观察3)吹出口在住宅的空气净化及绝对无尘室的场合，通过以下的计算来决定“距地面的高度”和“下面开放面积”，该计算按照于吸入口部分处将规定的循环送风空气中应当除去的最大粒子为基础。
将外部空气净化后吸入时，压力提高，外部的污物不会进入。由于尘埃和有害气体滞溜在下方，对下方空气净化后，从上方送出，从而实现了空气净化。由空气过滤器捕集尘埃和花粉，由光催化剂氧化分解有害气体和臭气，排出二氧化碳气体和湿气，越静止越净化，创出更干净的环境。
污染物质存在有气态物质和粒状物质。气态物质(VOC)中，0.0001-0.0004μm是气体分子，0.001-0.1μm是病毒，从0.01至0.1μm以上的是油烟。粒状物质中包含至10μm的物质是肉眼不可见的，10μm以上的是肉眼可见的，包括大约从0.5至10μm的细菌，从1.2至10μm程度的真菌孢子，10μm以上的螨虫粪便、花粉、螨虫、毛发。
为了保持健康，必须防止气态物质—化学物质吸入体内(特别要预防长期吸入)，防止粒状物质侵入并附着在呼吸器官上。若这些物质的吸入量增加，引起呼吸障碍的可能性极高，通过换气或循环过滤来防止积累。保留推荐值＝约每1小时的发生量。以1.0次/时的速度，空气过滤器的除去率为50％或以上(最小粒子)，使最大值＝2小时量的积累为限度。更好的是以0.5次/时的速度，空气过滤器的除去率为75％以上(最小粒子)。
(除去的方法)作为污染物质的特性，气态物质比重大，停留在地面附近(除了CO2)。由于弱气流容易移动，因而容易扩散。粒状物质在静止空间内会自然沉降，并堆积在地面上。以沉降速度大小的气流容易移动，并容易漂浮起因而，污染物质容易留在较低处，弱气流容易移动，从而吸引净化地面附近的空气(高浓度)从天花板附近吹出，上述方式为下方向气流型。
结果，产生“快速沉降，减少漂浮时间的效果”和“抑制漂浮的效果”，可以减少侵入体内的量。另外，CO2在吸入排出到外界环境时也被同时排出。
(除去量的基准)
(1)：气态物质-CO2浓度 0.1％或以下 (建筑物管理法)
VOC浓度 0.08ppb或以下(建筑基准法)
水蒸汽 kg/kg’ (建筑基准法)
(2)：粒状物质-5μ-50μ的粒子采用重量法(建筑基准法)
50μ以上作为清扫对象。从1至50μ的粒状物质是永久漂浮。1μ、5μ、10μ、50μ的沉降速度分别是0.06cm/秒、1.5cm/秒、30cm/秒、80cm/秒。
表1示出将粒状物质的沉降速度(cm/秒)规范化后的数据
(表1)
粒状物质的沉降速度(cm/秒)
1μm 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.06 0.13 0.3 0.7 1.5 2.7 5 9 16 30
(1.5～30cm/秒为住宅除去对象)
10μ 20 30 40 50 60 70 80 100μ
30 38 49 63 80 100 125 160 200
(30～80cm/秒是住宅的除去对象)
(100cm/秒以上为清扫对象范围)
表2示出以CH＝2.4m(天花板高)沉降时所需要的时间。
(表2)
以CH＝2.4m沉降时所需要时间(下降气流造成的漂浮时间缩短)
大小 自然沉降时 与1μ的沉降速度相同的下降气流时
永久漂浮 永久漂浮 240÷0.06＝4000秒
1μ 4000秒 240÷0.12＝2000秒
5μ 160秒 240÷1.56＝153.85秒
10μ 8秒 240÷30.06＝7.98秒
50μ 3秒 240÷80.06＝2.9998秒
大小 1次/时换气 3次/时换气 5次/时换气
永久漂浮 3600秒 1200秒 720秒
1μ 1890 630 378
5μ 153.16 51.1 30.6
10μ 7.98 2.7 1.6
50μ 2.998秒 1.0秒 0.6秒
注意：换气次数的上限是最小的真菌孢子不飞扬的下降气流速度时。推荐值：最小的真菌孢子为3μ，沉降速度是0.3cm/秒，为下降气流速度的上限(换气次数的上限为5次/时)。最大值为4μ的沉降速度0.7cm/秒。最大换气次数为10次/时。
(步行和堆积尘埃的漂浮)
若地面的堆积尘埃受到与沉降速度相同速度的步行气流时，会沿地面滚动，若受到高于沉降速度的步行气流，则以相同的速度漂浮。因而，吸入口设置在地面附近时，堆积尘埃因步行而漂动慢慢向吸入口附近聚集。
步行速度 滚动 漂浮 不动
1km/H30cm/秒 10μ 不足10μ 超过10μ
(标准)3km/H80cm/秒 50μ 50μ 50μ
4km/H110cm/秒 65μ 65μ 65μ
6km/H160cm/秒 80μ 80μ 80μ
(下面开放型吸入口的效果)
向上吸引力
若使吸入口面的向上气流速度成为应除去的最大粒子的沉降速度以上，就能够吸引应除去的最大粒子的大小以下的粒子。比最大粒子大的粒子吸引不了，仍堆积在地面上(清扫)。
从地面到吸入口的距离(高度)
使横向气流速度达到与应吸引的最大粒子的沉降速度相同的速度时，其大小以下的粒子在地面上滚动或漂浮起来被吸引。
(与地面的摩擦可忽略)
注意1：可指定以该方法想除去的粒子的最大粒径。
小于最大粒子的粒子被吸引除去。
注意2：最小的粒子大小可由空气过滤器的除去性能指定。
比最小粒子大的粒子被捕捉除去。
方案：可自由地选定通过将上述1和2组合，从大小混合的粒状物质中除去分离的粒子的大小或大小的范围。
(吹出口的吹出速度)
保留10μ粒子不飞起的气流速度(防止污物)
推荐值：0.6m/秒＝0.3m/秒×2倍
[计算例]
(一)住宅的实例
房间尺寸：5m×6m×2.4mH，容积：72m3，换气次数：1次/时，循环空气量72m3/时，除去尘埃范围：5μ-50μ。按如下方式选定：
(1)吸入口的尺寸：将由吸入面向上的速度定为V1，吸入口下方地面的速度定为V2。
最大粒子为50μ…沉降速度为80cm/秒
V1＞0.8m/秒…V1＝0.8×1.5
＝1.2m/秒
选定的吸入口的面积＝72÷(1.2×3600)0.017m2
…150mm×113mm
(2)吸引面与地面的高度
V2≥0.8m/秒…V2＝0.8×1.1＝0.88m/秒
吸入口的周长＝2×(0.15+0.113)
＝0.526m
选定的吸引面与地面的高度＝72÷(0.88×0.526×3600)
＝0.043m40mm
(3)空气过滤器
最小粒子为5μ…选定PS-400，能够除去5μ的70％以上。
(等同于PS-150+光催化剂F)
(4)吹出口(V＝0.6m/秒)
吹出口的面积＝72÷(0.6×3600)0.034m2
三方吹出时…0.034m2÷0.376m
＝0.09m…10cmH的开放
二方吹出时…0.034m2÷0.263m
＝0.13m…15cmH的开放。
(2)绝对无尘室的实例(不指定等级)
设吸引面上方的速度为V3，吸入口下方的地面的速度为V4。
房间的尺寸5m×6m×2.4mH
容积 72m3
换气次数 20次/时
循环空气量1440m3/时
除去尘埃范围0.5μ-5μ
(1)吸入口的尺寸，按以下方式选定：
最大粒子为5μ…沉降速度为1.5cm/秒
V3＞1.5m/秒…V3＝1.5×1.4＝2.1m/秒
吸入口的面积＝1440÷(2.1×3600)
0.19m2…500mm×380mm。
(2)吸引面与地面的高度，按如下方式选定：
V4≥1.5m/秒…V4＝1.5×1.0＝1.5m/秒
吸入口的周长＝2×(0.5+0.38)＝1.76m
吸引面与地面的高度＝1440÷(1.5×1.76×3600)
＝0.152m150mm。
(3)空气过滤器
最小粒子为0.5μ…选定HEPA过滤器，能够除去0.5μ的99.97％。
(4)吹出口(V＝0.6m/秒)
吹出口的面积＝1440÷(0.6×3600)0.67m2
三方吹出时…0.67m2÷1.26m
＝0.53m…50cmH的开放
二方吹出时…0.67m2÷0.88m
＝0.76m…75cmH的开放。
尘埃和真菌孢子、花粉和螨虫的死骸或粪便等的漂浮灰尘在空气中漂浮会慢慢地沉降堆积。本发明与现有的循环空气净化方式不同，采用的是从室内的地面吸收这些灰尘，在装置内部对它们进行净化处理后，从上部与大量的负离子一起输送出清净空气的立式结构。由设置在内部的光催化剂过滤器不仅几乎完全把废气和烟分解掉，而且还可作为致病室元凶的甲醛等分解掉。此外，根据需要，还可内装扩散香味(フイトンチツド)的消臭系统。能够安静迅速地净化室内，造就出一个由清凉和清香空气充满的舒适健康的空间。
利用光催化剂过滤器和负离子的共同作用的效果，除去尘埃、真菌、花粉、螨虫的粪便。营造舒适健康的空间，减轻致病室的致病程度。通过光催化剂过滤器将造成致病室的原因的甲醛和甲苯分解和净化掉。
本发明具有的效果是将从数十种植物的材汁中抽出的香精(植物精油)与经主要功能的光催化剂净化过的空气一起扩散到室内。由该系统将室内产生的恶臭成分简便地中和消臭。向光催化剂过滤器(清洗过滤器)放射紫外线，分解细菌和有害气态物质。虽然预过滤器(清洗过滤器)可除去尘土、尘埃、花粉，但约连续运转30天，红灯会亮起，则要求使用中性洗涤剂进行清洗后再使用。
如上所述，本发明的空气净化器在其下部具有空气吸入口，在其上部具有空气吹出口，内部至少具有过滤器和送风机，该空气净化器是配置在室内墙角处，本发明的空气净化器以在吸入口部分应除去的最大粒子为基准，决定吸入口距地面的高度和下面开放面积，来实施规定的循环送风空气的换气处理，因此，堆积于地面的漂浮灰埃(粒状物质)，例如尘埃、真菌或孢子、花粉、螨虫的粪便、宠物的毛等的漂浮灰尘以及因换气或间隙风等原因侵入室内的汽车或燃烧炉等产生的氮气、硫氧化物等的废气等污染物质能够被除去分解，此外，还能够降低近年来针对致病室造成问题的甲醛等的总挥发性有机化合物的空间浓度，将室内空气净化至正常状态。
本发明的空气净化装置通过沿主体的纵向平行地配置光催化剂过滤器，例如可得到能够设置在室内墙角部位等的死角上的形状以及仅仅会向室内侧突出很小的形状，因此，即使把其设置在室内，也不会对室内设置产生影响。