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技術 空気清浄化扇風機及びその製造方法

出願人 国立研究開発法人産業技術総合研究所株式会社アイワ
発明者 垰田博史加藤一実渡辺栄次加藤薫一横井浩明
出願日 1994年5月13日 (26年1ヶ月経過) 出願番号 1994-124268
公開日 1995年11月21日 (24年7ヶ月経過) 公開番号 1995-303819
状態 特許登録済
技術分野 非容積形送風装置 非容積形ポンプの構造 中央式空気調和 ダクトの構成 触媒による排ガス処理 触媒 触媒
主要キーワード 耐熱性ガラス製 本体ボディ プラスチックス製 耐熱ガラス製 空気清浄化 駆動構造 光電着法 脱臭機
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年11月21日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

目的

芳香剤化学消臭剤を使用することなく、室内の悪臭や空気中の有害物質を分解して空気を浄化する、安全で経済的で耐久性に優れた空気清浄化扇風機及びその製造方法を提供する。

構成

ポリエチレングリコールまたはポリエチレンオキサイドを添加したチタニアゾルを扇風機の羽根11の表面あるいはそれと羽根のカバー13の表面にコーティングした後、加熱焼成することにより、その表面を酸化チタン膜被覆したことを特徴とする。本発明の空気清浄化扇風機を悪臭や有害化学物質で空気が汚染されている室内に置き、スイッチを入れると、羽根が回転し、羽根あるいは羽根のカバーの表面を被覆している酸化チタン膜に有害化学物質が接触し、部屋の外からの光や室内の蛍光灯白熱灯などからの光を受けて酸化チタン膜に生成した電子正孔酸化還元作用によって分解され、無毒・無臭化される。

概要

背景

近年、快適性の観点から室内や車内などの居住空間や、オフィス工場などの作業空間での悪臭の問題が大きく取り上げられるようになってきている。また、自動車排気ガスや、NOx、SOx、さらにはトリクロロエチレンテトラクロロエチレンなどの有害化学物質による汚染が深刻な問題となっている。これまで、トイレや室内、車内での消臭脱臭などを行うための空気清浄装置としては、香水などの芳香剤化学消臭剤を組み込んだものや、オゾン脱臭機などが使用されてきた。しかし、芳香剤使用の場合は悪臭よりも強い臭いを使うだけで悪臭を分解して除去するものではないため、根本的な解決にならず、芳香剤の臭いが食べ物など、他の物に移ってしまうなどの欠点もあった。また、化学消臭剤やオゾンの場合にはそれ自身が有毒物質であり、安全性に問題があった。さらに、冷蔵庫内などの狭い場所では活性炭などの吸着剤を用いた脱臭機が使用されているが、その場合には広い場所に適用し難く、吸着飽和に達すれば、それ以上の使用ができなくなるという欠点があった(例えば、西田耕之助、平凡社「大百科事典」1巻、p136 (1984) )。

概要

芳香剤や化学消臭剤を使用することなく、室内の悪臭や空気中の有害物質を分解して空気を浄化する、安全で経済的で耐久性に優れた空気清浄化扇風機及びその製造方法を提供する。

ポリエチレングリコールまたはポリエチレンオキサイドを添加したチタニアゾルを扇風機の羽根11の表面あるいはそれと羽根のカバー13の表面にコーティングした後、加熱焼成することにより、その表面を酸化チタン膜被覆したことを特徴とする。本発明の空気清浄化扇風機を悪臭や有害化学物質で空気が汚染されている室内に置き、スイッチを入れると、羽根が回転し、羽根あるいは羽根のカバーの表面を被覆している酸化チタン膜に有害化学物質が接触し、部屋の外からの光や室内の蛍光灯白熱灯などからの光を受けて酸化チタン膜に生成した電子正孔酸化還元作用によって分解され、無毒・無臭化される。

目的

本発明は上記の点に鑑み、芳香剤や化学消臭剤を使用することなく、悪臭や空気中の有害物質除去を簡単に、しかもメンテナンスフリーで長期間、連続的に効率良く行うことができ、経済性、安全性、耐久性などの面からも優れた特性を有する空気清浄化扇風機及びその製造方法の提供を目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
7件

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請求項1

扇風機羽根の表面あるいはそれと羽根のカバーの表面を酸化チタン膜被覆したことを特徴とする空気清浄化扇風機。

請求項2

酸化チタン膜が表面に孔径の揃った細孔を有することを特徴とする請求項1記載の空気清浄化扇風機。

請求項3

細孔の孔径が1nm〜1μmであることを特徴とする請求項2記載の空気清浄化扇風機。

請求項4

酸化チタン膜の結晶形アナターゼであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の空気清浄化扇風機。

請求項5

ポリエチレングリコールまたはポリエチレンオキサイドを添加したチタニアゾルを扇風機の羽根の表面あるいはそれと羽根のカバーの表面にコーティングした後、加熱焼成することを特徴とする空気清浄化扇風機の製造方法。

請求項6

分子量が600以上のポリエチレングリコールまたはポリエチレンオキサイドを用いることを特徴とする請求項5記載の空気清浄化扇風機の製造方法。

請求項7

チタニアゾルに添加するポリエチレングリコールまたはポリエチレンオキサイドの量がその溶解度以下であることを特徴とする請求項5または6記載の空気清浄化扇風機の製造方法。

請求項8

室温から徐々に600℃から700℃の最終温度にまで加熱昇温して焼成することを特徴とする請求項5ないし7のいずれかに記載の空気清浄化扇風機の製造方法。

請求項9

チタニアゾルがチタンアルコキシドアルコールアミン類から調製されたものであることを特徴とする請求項5ないし8のいずれかに記載の空気清浄化扇風機の製造方法。

技術分野

0001

本発明は空気を清浄化する扇風機に関するものである。詳しく言えば、本発明は室内の悪臭や空気中の有害物質を分解して空気を浄化する、安全で経済的で耐久性に優れた空気清浄化扇風機及びその製造方法に関するものである。

背景技術

0002

近年、快適性の観点から室内や車内などの居住空間や、オフィス工場などの作業空間での悪臭の問題が大きく取り上げられるようになってきている。また、自動車排気ガスや、NOx、SOx、さらにはトリクロロエチレンテトラクロロエチレンなどの有害化学物質による汚染が深刻な問題となっている。これまで、トイレや室内、車内での消臭脱臭などを行うための空気清浄装置としては、香水などの芳香剤化学消臭剤を組み込んだものや、オゾン脱臭機などが使用されてきた。しかし、芳香剤使用の場合は悪臭よりも強い臭いを使うだけで悪臭を分解して除去するものではないため、根本的な解決にならず、芳香剤の臭いが食べ物など、他の物に移ってしまうなどの欠点もあった。また、化学消臭剤やオゾンの場合にはそれ自身が有毒物質であり、安全性に問題があった。さらに、冷蔵庫内などの狭い場所では活性炭などの吸着剤を用いた脱臭機が使用されているが、その場合には広い場所に適用し難く、吸着飽和に達すれば、それ以上の使用ができなくなるという欠点があった(例えば、西田耕之助、平凡社「大百科事典」1巻、p136 (1984) )。

発明が解決しようとする課題

0003

本発明は上記の点に鑑み、芳香剤や化学消臭剤を使用することなく、悪臭や空気中の有害物質除去を簡単に、しかもメンテナンスフリーで長期間、連続的に効率良く行うことができ、経済性、安全性、耐久性などの面からも優れた特性を有する空気清浄化扇風機及びその製造方法の提供を目的とするものである。

課題を解決するための手段

0004

第一の発明は、扇風機の羽根の表面あるいはそれと羽根のカバーの表面を酸化チタン膜被覆したことを特徴とする空気清浄化扇風機に係る。

0005

第二の発明は、ポリエチレングリコールまたはポリエチレンオキサイドを添加したチタニアゾルを扇風機の羽根の表面あるいはそれと羽根のカバーの表面にコーティングした後、加熱焼成することを特徴とする空気清浄化扇風機の製造方法に係る。

0006

本発明に用いられる扇風機の羽根あるいは羽根のカバーは、プラスチックス製などでも良いが、耐熱性耐薬品性などの点からセラミックス製や金属製のものが望ましく、プラスチックス製の場合には金属コーティングしたプラスチックスが望ましい。また、ガラス製の場合には、石英ガラスケイ酸ガラス、アルミナケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラスなどの耐熱性ガラス製のものが特に好ましい。

0007

本発明に用いられるチタニアゾルは、超微粒子酸化チタンを水に懸濁させたり、アルコール四塩化チタン金属チタンとの反応などによって得られるチタンアルコキシド加水分解したりすることによって調製される。その際、ジエタノールアミントリエタノールアミンなどのアルコールアミン類を添加すると均一で透明なチタニアゾルが得られ、それを用いることによって悪臭や空気中の有害物質の除去効果に優れた酸化チタン膜を作製することができる。

0008

本発明に用いられる酸化チタン膜は、こうして得られたチタニアゾルにポリエチレングリコールまたはポリエチレンオキサイドを添加し、ディップコーティング法やスピンコーティング法塗布法スプレー法などによって扇風機の羽根の表面あるいは羽根のカバーの表面にコーティングした後、加熱焼成することによって得られる。この際、室温から徐々に加熱昇温して焼成することが望ましい。また、この時の昇温最終温度、つまり焼成温度は600℃から700℃が好ましい。この操作によって、扇風機の羽根の表面あるいは羽根のカバーの表面にコーティングされたチタニアゾルは、悪臭や空気中の有害物質の除去効果に優れた、結晶形アナターゼである酸化チタン膜に変わる。この時、直接、600℃から700℃の温度で焼成したり、焼成温度が600℃より低かったり、700℃より高かったりした場合には、悪臭や空気中の有害物質の除去効果の低いルチルや非晶質の混じった酸化チタン膜しか得られない。また、夫で高性能の酸化チタン膜を得るためには、チタニアゾルを薄く均一に塗布あるいはスプレーあるいはスピンコートしたり、ディップコーティングで引き上げ速度を遅くして引き上げたりすることによって、酸化チタン膜の薄膜を作り、それを加熱焼成し、この作業を繰り返すことによって多層膜を作製することが望ましい。それにより、厚くて丈夫で悪臭や空気中の有害物質の除去効果に優れた透明で多孔質の酸化チタン膜を得ることができる。

0009

本発明に用いられるチタニアゾルに添加するポリエチレングリコールまたはポリエチレンオキサイドは、分子量が600以上のものが好ましい。分子量が600未満のものを用いた場合には、出来上がった酸化チタン膜が扇風機の羽根の表面あるいは羽根のカバーの表面から剥離しやすくなり、きれいで丈夫な膜ができない。

0010

本発明に用いられるチタニアゾルに添加するポリエチレングリコールまたはポリエチレンオキサイドの量は、その溶解度以下であることが好ましい。溶解度以上に添加した場合には、孔径の揃った細孔にならず、また、きれいな膜ができない。

0011

本発明の空気清浄化扇風機の羽根あるいは羽根のカバーの表面を被覆している酸化チタン膜の表面の細孔径の大きさは、ポリエチレングリコールまたはポリエチレンオキサイドの添加量を変えることによって制御することができる。添加量を少なくした場合には小さな細孔が揃った酸化チタン膜が、また添加量を多くした場合には大きな細孔が揃った酸化チタン膜が得られる。

0012

本発明の空気清浄化扇風機の性能をさらに上げるため、羽根あるいは羽根のカバーを被覆している酸化チタン膜の表面に白金ロジウムルテニウムパラジウムニッケルマンガン、銀、銅、亜鉛などの金属皮膜を被覆しても良い。これらの金属皮膜を表面に被覆する方法としては、光電着法CVD法スパッタリング真空蒸着などのPVD法などが挙げられる。この場合、金属皮膜の厚さを厚くし過ぎるとコストもかかり、酸化チタン薄膜に光が到達し難くなるので、金属皮膜の厚さはできるだけ薄い方が好ましい。

0013

こうして得られた本発明の空気清浄化扇風機を悪臭や有害化学物質で空気が汚染されている室内に置き、羽根を回転させると、羽根あるいは羽根のカバーの表面を被覆している酸化チタン膜に有害化学物質が接触し、部屋の外からの光や室内の蛍光灯白熱灯などからの光を受けて酸化チタン膜に生成した電子正孔酸化還元作用によって分解され、無毒・無臭化される。

0014

また本発明の空気清浄化扇風機は、羽根が高速で回転して室内の空気を流し、空気と効率良く接触するため、室内の空気を迅速に清浄化でき、しかも、低コスト省エネルギー的でかつメンテナンスフリーで使用できる。さらに、羽根あるいは羽根のカバーの表面を被覆している酸化チタン膜が多孔質であるため、悪臭や空気中の有害化学物質を吸着して効率良く分解する。そして、その酸化チタン膜の上に白金あるいはロジウム、ルテニウム、パラジウム、ニッケル、マンガン、銀、銅、亜鉛の金属皮膜を被覆した場合には、その触媒作用により有機化合物分解除去効果が一層増大する。この場合、酸化チタン膜が多孔質であるため、金属がうまく分散するので、金属の触媒作用を特に効果的に引き出すことができる。

0015

さらに、本発明の空気清浄化扇風機は、光を受けて酸化チタン膜に生成した電子と正孔の酸化還元作用により、空気中のNOxや悪臭物質などの環境汚染物質の分解除去だけでなく菌やカビ繁殖防止を効果的に行うことができる。そして酸化チタン膜の上に白金やロジウム、ルテニウム、パラジウム、ニッケル、マンガン、銀、銅、亜鉛などの金属皮膜を被覆した場合には、金属皮膜が抗菌抗カビ作用を持っているため、膜上の雑菌及びカビの繁殖をさらに効果的に防止することができる。この場合も酸化チタン膜が多孔質であるため、金属がうまく分散するので、金属の触媒作用を特に効果的に引き出すことができる。

0016

本発明の実施例の内で特に代表的なものを以下に示す。

0017

実施例1
チタンテトライソプロポキシドイソプロパノール希釈し、攪拌しながら、ジイソプロパノールアミンと水を添加し、さらに分子量1万のポリエチレングリコールを添加してて透明なゾル液を調製し、ディップコーティング法により耐熱ガラス製の羽根及び鉄製の羽根のカバーの表面に酸化チタン膜をコーティングした。すなわち、このゾル液に羽根あるいは羽根のカバーを浸漬して引き上げ、乾燥した後、室温から徐々に650℃にまで加熱昇温して焼成した。これを10回繰り返して羽根あるいは羽根のカバーの表面に0.4μmの酸化チタン膜を作った。得られた酸化チタン膜の結晶構造X線回折によって調べた結果、アナターゼ100%であった。また、その表面を電子顕微鏡で観察したところ、約120nmの大きさの細孔で覆われていた。この酸化チタン膜で被覆された羽根及び羽根のカバーを用いて図1に示す空気清浄化扇風機を組み立ててトイレ内に置き、トイレの電灯点灯して空気清浄化扇風機を回した結果、トイレの悪臭がなくなった。

0018

なお、図示の空気清浄化扇風機は、通常の扇風機と同様の駆動構造からなり、羽根11は羽根11後部の電動モータ14によって回転するようになっている。図中の符号13は羽根のカバー、15は電動モータのスイッチ、17は本体ボディである。もちろん、この発明の空気清浄化扇風機は、図示の形状に限られるものではない。たとえば、羽根をロータリー式にし、羽根のカバーを形状にしてもよい。

0019

実施例2
チタンテトラエトキシドエタノールで希釈し、攪拌しながら、ジエタノールアミンと水を添加し、さらに分子量3000のポリエチレングリコールを添加して透明なゾル液を調製し、ディップコーティング法によりアルミニウム製の羽根及び羽根のカバーの表面に酸化チタン膜をコーティングした。すなわち、このゾル液に羽根あるいは羽根のカバーを浸漬して引き上げ、乾燥した後、室温から徐々に600℃にまで加熱昇温して焼成した。これを12回繰り返して羽根あるいは羽根のカバーの表面に0.5μmの酸化チタン膜を作った。得られた酸化チタン膜の結晶構造をX線回折によって調べた結果、アナターゼ100%であった。また、その表面を電子顕微鏡で観察したところ、約60nmの大きさの細孔に覆われていた。この酸化チタン膜で被覆された羽根及び羽根のカバーを用いて空気清浄化扇風機を組み立てて貯蔵室内に置き、室内の電灯を点灯して空気清浄化扇風機を回した結果、魚の悪臭が大幅に軽減された。

0020

実施例3
チタンテトラブトキシドをt−ブタノールで希釈し、攪拌しながら、トリエタノールアミンを添加し、さらに分子量10万のポリエチレンオキシドを添加して透明なゾル液を調製し、ディップコーティング法により鉄製の羽根及び羽根のカバーの表面に酸化チタン膜をコーティングした。すなわち、このゾル液に羽根あるいは羽根のカバーを浸漬して引き上げ、乾燥した後、室温から徐々に700℃にまで加熱昇温して焼成した。これを8回繰り返して羽根あるいは羽根のカバーの表面に0.3μmの酸化チタン膜を作った。得られた酸化チタン膜の結晶構造をX線回折によって調べた結果、アナターゼ100%であった。また、その表面を電子顕微鏡で観察したところ、約600nmの大きさの細孔に覆われていた。この酸化チタン膜で被覆された羽根及び羽根のカバーを用いて空気清浄化扇風機を組み立てて煙草の煙が充満した麻雀荘の室内に置き、室内の電灯を点灯して空気清浄化扇風機を回した結果、煙草の煙の嫌な臭いが大幅に軽減された。

発明の効果

0021

以上説明したように、本発明による空気清浄化扇風機は、酸化チタン膜の光触媒作用、すなわち、電灯あるいは太陽などの光源からの光を受けて羽根あるいは羽根のカバーの表面の酸化チタン膜に生成した電子と正孔の酸化還元作用により、悪臭やNOx、SOx、有機溶剤などの空気を汚染している有害化学物質を分解して無毒・無臭化することができる。また、本発明に用いられる酸化チタンは塗料化粧品歯磨き粉などにも使われており、安価で耐候性や耐久性に優れ、無毒かつ安全など、数多くの利点を持っている。しかも、酸化チタン膜で被覆された羽根あるいは羽根のカバーは、使用により汚れてきた場合には簡単に水洗いでき、長期間使用できるため、きわめて扱い易い。

0022

さらに本発明による空気清浄化扇風機は、従来のオゾン処理などの方法に比べ、オゾンのような有毒物質を使用せず、低コスト・省エネルギー的、かつ安全に、メンテナンスフリーで使用できる利点もある。また、本発明による空気清浄化扇風機は、自動車の車内や居間や台所、トイレなどの脱臭・有害化学物質の分解だけでなく、菌やカビの繁殖防止を効果的に行うことができるなど、幅広い用途に適用でき、きわめて有用である。

図面の簡単な説明

0023

図1本発明の空気清浄化扇風機の一例の正面図である。

--

0024

11羽根
13 羽根のカバー
14電動モータ
15 電動モータのスイッチ
17 本体ボディ

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