JP2002065836A - イオン発生装置を備えた空気清浄機並びに空気調和機 - Google Patents

イオン発生装置を備えた空気清浄機並びに空気調和機

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JP2002065836A JP2000258028A JP2000258028A JP2002065836A JP 2002065836 A JP2002065836 A JP 2002065836A JP 2000258028 A JP2000258028 A JP 2000258028A JP 2000258028 A JP2000258028 A JP 2000258028A JP 2002065836 A JP2002065836 A JP 2002065836A
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Abstract

(57)【要約】 【課題】比較的小さな交流電圧の印加で安定した減菌効
果が得られ、かつ空気清浄あるいは空気調和が可能な空
気清浄機並びに空気調和機を提供する。 【解決手段】絶縁体21を挟んで対向する一対の電極2
2、23を設け、両電極22、23間に交流電圧を印加
することにより正イオンと負イオンとを発生させるイオ
ン発生装置11と、脱臭及び/又は集塵を行うフィルタ
18部とを備え、外部空気の吸込口12から吹出口17
に至る通風路19の上流側にフィルタ部18を、下流側
にイオン発生装置11をそれぞれ配置した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン発生装置を
備えた空気清浄機並びに空気調和機に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、住環境の高気密化に伴い、人体に
有害な空気中の浮遊細菌を取り除き、健康で快適な生活
を送りたいという要望が強くなっている。この要望に応
えるため、各種のフィルタを備えた空気清浄機が開発さ
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな空気清浄機では、空間の空気を吸引してフィルタに
より汚染物質を吸着若しくは分解する方式であるため、
長期にわたる使用によリフィルタの交換等のメンテナン
スが不可欠であり、しかも、フィルタの特性が充分でな
いため、満足のいく性能が得られていない。
【0004】それに対し、イオン発生装置を用いて、空
気中のイオン濃度を増加させる空気清浄機や空気調和機
も開発されているが、現在、市販されているものは、負
イオンのみを発生させるものであったため、負イオンに
よる人間をリラックスさせる効果はある程度期待できる
ものの、空気中の浮遊細菌(生菌)の積極的な除去につ
いてはほとんど効果が認められていない。
【0005】また、このような従来のイオン発生装置
は、直流高電圧方式やパルス高電圧方式を用いて負イオ
ンを放電針からイオンを発生させているので、電圧とし
て5kV以上の高電圧を必要とし、このため、製品や周
辺の機器等にホコリが多く付着する問題が生じている。
更に、高電圧を使用するために機器の安全性に課題があ
り、安全回路を設置する等の対策が必要であった。
【0006】また、イオン発生装置においては、イオン
が発生する際に、副次的にオゾンが発生する。元来、オ
ゾンは自然界にも存在し、殺菌効果を有することは広く
知られているが、高い濃度のオゾンガスは、呼吸器系に
影響を及ぼすなど人体に対して好ましくないことからそ
の発生量を抑制することが必要とされていた。
【0007】本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされ
たものであり、比較的小さな交流電圧の印加で安定した
減菌効果が得られ、かつ空気清浄あるいは空気調和が可
能な空気清浄機並びに空気調和機を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る空気清浄機は、絶縁体を挟んで対向す
る一対の電極を設け、両電極間に交流電圧を印加するこ
とにより正イオンと負イオンとを発生させるイオン発生
装置と、脱臭及び/又は集塵を行うフィルタ部とを備
え、空気の吸込口から吹出口に至る通風路の上流側にフ
ィルタ部を、下流側にイオン発生装置をそれぞれ配置し
たことを特徴とするものである。
【0009】上記構成によれば、イオン発生装置の上流
側のフィルタ部によって有機化合物や埃等を除去するた
めに、イオン発生装置に汚れが付着しにくく、イオン発
生装置を長期間使用することが可能になるとともに、安
定したイオンの発生が可能となり、後述するように比較
的小さな交流電圧の印加で優れた滅菌効果を得ることが
できる。
【0010】本発明で使用されるイオン発生装置におい
ては、電極間に交流高電圧を印加することにより、大気
中で放電等の電離現象が起こり、正イオン及び負イオン
が発生する。このとき、発生する正イオンとしては、H
+ (H2 O)n 、負イオンとしてはO2 - (H2 O)n
が最も安定に生成する。
【0011】これらイオンは、正イオン若しくは負イオ
ン単独では、空気中の浮遊細菌に対し、格別な効果はな
い。しかし、これらのイオンが同時に生成すると、化学
反応によって活性種である過酸化水素H2 2 又はラジ
カル・OHが生成する。このH2 2 又はラジカル・O
Hは、極めて強力な活性を示すため、これにより、空気
中の浮遊細菌を除去することができる。
【0012】通常のイオン発生装置では、直流高電圧方
式又はパルス高電圧方式を用いているため、正イオンま
たは負イオンのいずれか一方しか発生することができな
かった。従って、正イオンと負イオンの反応による上記
活性種H2 2 又はラジカル・OHが生成しないため、
空気中の浮遊細菌の殺菌効果が得られなかった。これに
対して、本発明で使用されるイオン発生装置は、正イオ
ンと負イオンを同時に発生するため、上述した原理によ
って空気中の浮遊細菌を除去できる。
【0013】また、イオンの発生とともにオゾンが副次
的に発生するが、このオゾンが有する殺菌作用によっ
て、正及び負イオンによる滅菌効果を相乗的に増強する
ことが可能となる。このとき、空気中のオゾン濃度は、
自然界に存在する程度とすればよく、具体的には、産業
衛生協会により定められた安全性の基準値である0.1
ppm以下であるのが好ましい。
【0014】なお、イオン発生装置から発生するオゾン
量は、電極に印加する交流電圧の実効値と通風路を通過
する空気の量により制御することが可能であり、空気清
浄機にオゾンセンサを設置してオゾン濃度をモニター
し、この検出結果をイオン発生装置にフィードバックす
ることにより予め設定した設定値にオゾン濃度を制御す
ることができる。
【0015】イオン発生装置に印加する交流電圧は、実
効値1.1〜1.4kVとすることにより、イオン発生
装置の電極間に高電圧を印加する際に必要となる安全装
置が省け、コストダウンが図れるとともに、減菌効果を
発揮する上記活性種H2 2又はラジカル・OHを充分
量発生できる。
【0016】脱臭及び/又は集塵を行うフィルタ部とし
ては、脱臭フィルタや、集塵フィルタを単独、あるい
は、夫々組合わせたものを使用することができる。脱臭
フィルタとしては、オゾン等の悪臭・有害ガスや、ホル
ムアルデヒド、トルエン等の揮発性有機化合物(VO
C)を除去できるものが用いられ、具体的には、活性炭
等のような吸着型のものや、光触媒のように紫外線等の
光線を照射することによって物質を分解する機能を有す
る分解型のものを使用することが可能である。
【0017】特に、フィルタ部として脱臭フィルタを用
い、通風路の上流側に脱臭フィルタを、下流側にイオン
発生装置をそれぞれ配置すれば、イオン発生装置から副
次的に発生するオゾンを有効利用しつつ、空気中の濃度
を安全な範囲内で抑制することが可能となる。
【0018】すなわち、オゾンの寿命は正負イオンに比
べて長く、そのためイオン発生装置を稼働させて空気中
に一定濃度のイオンを供給しようとした場合、オゾン発
生装置の運転条件を調整してオゾン発生量を制御して
も、空気中のオゾン濃度が設定値以上に増加するおそれ
が生じる。このような場合、上記構成を採用すれば、イ
オン発生装置からイオン及びオゾンが放出される一方
で、空気吸込口から空気とともに取込まれたイオン及び
オゾンは脱臭フィルタである程度のオゾンが回収される
ため、空気中のオゾン濃度は許容範囲に維持される。し
たがって、イオン発生装置から発生するオゾンを有効利
用しつつ、空気中のオゾン濃度を安全な範囲内で制御す
ることが可能となる。なお、脱臭フィルタを通過した正
負イオンは、イオン発生装置で新たに発生したイオンと
ともに、再び空気中に放出される。
【0019】集塵フィルタは、その種類については特に
限定されることなく使用することができるが、前述のよ
うに、イオン発生装置への埃等の付着を抑制できる程度
の能力のものが好ましく、イオン及びオゾンにより殺菌
された細菌を除去することが可能なHEPA(High Eff
iciency Particulate Air )フィルタ(0.3μmの塵
埃を99.97%以上捕集できるもの)を使用するのが
より好ましい。
【0020】集塵フィルタは、1種類のフィルタを単独
で使用するほかに、2種類以上のフィルタを組合わせて
使用することも可能である。特に、HEPAフィルタを
使用する場合、HEPAフィルタは高性能であるが故に
目づまりしやすいため、HEPAフィルタの上流側に、
大粒径のチリや埃を除去するプレフィルタを配置し、次
いで脱臭フィルタを配置する構成を採用すれば、除塵に
よる目詰まりは専らプレフィルタにて生じ、VOC等の
ガス成分及びHEPAフィルタを劣化させる原因となる
オゾンは脱臭フィルタで除去されることからHEPAフ
ィルタの目詰まり及び劣化が軽減されて交換の頻度はプ
レフィルタや脱臭フィルタに比べて少なくてすむという
利点を有する。
【0021】前述のように、脱臭フィルタは、オゾンを
除去可能なものであればよいが、吸着型である活性炭を
使用する場合、吸着したオゾンにより活性炭自身が劣化
して性能が低下するおそれが生じるため、本発明におい
ては脱臭フィルタとして、オゾン分解触媒が担持された
活性炭フィルタを採用可能とし、これにより、オゾンに
よる活性炭の劣化を防止し、脱臭フィルタを長期間使用
可能とした。オゾン分解触媒としては、二酸化マンガン
や活性アルミナ等を挙げることができるが、特に二酸化
マンガンが好ましい。
【0022】また、脱臭フィルタのガス吸着材として、
粒状活性炭のように粒状の吸着材を使用すれば、吸着材
粒子同士によって形成される空隙が、一種の集塵フィル
タ的な機能を有し、埃等を除去することが可能になると
いう利点を有する。
【0023】また、空気清浄機又は空気調和機における
送風路の空気吹出口の内部近傍にイオン発生装置を設け
れば、活性種を効率よく部屋の空間の隅々まで行き届か
せることができる。
【0024】以上、イオン発生装置を備えた空気清浄機
について説明したが、この空気清浄機は、空気を清浄化
する目的であれば適用場所については特に限定されるこ
となく使用可能であり、例えば、建物の部屋用、車両
用、トイレ用等に使用することが可能である。また、本
発明におけるイオン発生装置は、空気清浄機のほかに、
空気調和機にも搭載することができる。
【0025】この場合、空気調和機には熱交換器が備え
られており、熱交換器への埃等の付着は熱交換効率の低
下を招くとともに、オゾン等の腐食性物質により腐食さ
れやすいことから、フィルタ部としては脱臭及び集塵を
行うものであることが好ましく、より具体的には、フィ
ルタ部として、集塵用のプレフィルタと、オゾンを除去
するための脱臭フィルタとからなるものを使用するのが
好ましい。
【0026】
【発明の実施の形態】[第1の実施形態]図1は、本発
明の第1の実施形態を示す図であり、イオン発生装置を
備えた空気清浄機の概略的な側面断面図である。図1に
おいて、空気清浄機には、外部から空気を取込む空気吸
込口12と、取込んだ空気を清浄化して外部に放出する
空気吹出口17とを有する通風路19が形成されてお
り、イオン発生装置11は通風路19の空気吹出口17
近傍に配置され、このイオン発生装置11と空気を清浄
化するフィルタ部18との間に送風ファン16が配置さ
れている。
【0027】フィルタ部18は、通風路19の上流側か
ら、ポリプロピレン製ネットからなるプレフィルタ1
3、オゾン分解触媒が担持された活性炭からなる脱臭フ
ィルタ14、HEPAフィルタ15が順次配置されてな
るものであり、このように配置することにより、通常の
塵埃を専らプレフィルタ13にて除去し、VOC等のガ
ス成分及びオゾンを脱臭フィルタ14にて除去し、HE
PAフィルタ15では花粉や殺菌後の細菌等の微小粒子
を除去するようにし、HEPAフィルタ15の交換頻度
が少なくて済むような構成とされている。
【0028】イオン発生装置11のイオン発生管の概略
的な構成は、図2に示すように、一端部が閉管された円
筒状の絶縁体であるパイレックス(登録商標)製ガラス
管21(厚さ1mm)を挟んで内側と外側にそれぞれ、
金属のメッシュからなる筒状の外電極22と、内電極2
3とが対向して配設されている。なお、金属電極22及
び23の材料としてはステンレス(SUS304)を用
い、外電極22を接地電位として、内電極23に高周波
回路を用いて交流電圧を印加するようになっている。
【0029】実際の交流電圧の条件としては、周波数1
5kHz、電圧1.1〜1.4kV(実効値)とした。
このような条件において、上述した構成を有するイオン
発生装置11から放出されるイオンを空気イオンカウン
タによつて測定した。移動度1cm2 /Vsec以上の
小イオンを検出した結果、イオン発生装置11のガラス
管21の側面からの距離20cmの位置で、20〜40
万個/cc程度の正イオンと負イオンが同時に測定され
た。
【0030】このような特性を持つイオン発生装置11
を、図1に示すように、通風路19の空気吹出口17の
近傍に設置し、空気中の浮遊細菌に対する除去性能を評
価した。比較(比較例1)として、通常の集塵フィルタ
と、イオン発生装置11とを搭載した空気清浄機を用
い、本実施形態に記載した空気清浄機との性能を比較し
た。
【0031】具体的には容積1m3 の容器中に空気清浄
機を設置し、予め培地上で培養した一般生菌と真菌を容
器内に散布した。そして、イオン発生装置11を動作さ
せるとともに、空気清浄機の運転を開始し、所定の時間
毎に、細菌の濃度をエアーサンプラーで測定した。エア
ーサンプラーは、40リットル/分の割合で容器内の空
気を吸引し、4分間のサンプリングを行った。
【0032】サンプリング後の試料は倍地に均一塗布
し、所定時間経過後に形成されたコロニー数をカウント
し、これを生菌数とした。その結果を表1に示す。な
お、試験開始直後の生菌数を100%とし、所定時間経
過後の生菌数から生菌の減少率を求め、その値を表に併
記した。
【0033】
【表1】
【0034】空気清浄機の運転を開始してから3時間
後、比較例1の空気清浄機では、一般生菌は83%、真
菌は88%、本実施形態では、一般生菌は90%、真菌
は91%を除去できた。
【0035】従って、本実施形態に係るイオン発生装置
を備えた空気清浄機を使用することにより、きわめて良
好に空気中の浮遊細菌(生菌)の大部分を除去できるこ
とが確認できた。また、正イオンと負イオンと一緒に発
生したオゾンは、オゾン分解触媒により分解除去するた
め、空気清浄機を連続運転してもオゾン特有の臭いは感
じられなかった。
【0036】[第2の実施形態]図3は、本発明の第2
の実施形態を示す図であり、イオン発生装置を備えた空
気調和機の概略的な側面断面図である。図3において、
空気調和機には、第1の実施形態と同様、空気吸込口4
2と、空気吹出口47とを有する通風路49が形成さ
れ、空気吹出口47には、ルーバー49が設置されてお
り、これにより任意の角度で空気を放出可能となってい
る。イオン発生装置11は通風路19の空気吹出口47
近傍に配置され、このイオン発生装置11とフィルタ部
18との間に上流側から熱交換器48と送風ファン46
とがこの順番に配置されている。
【0037】フィルタ部18は、通風路19の上流側か
ら、オゾン分解触媒が担持された活性炭からなる脱臭フ
ィルタ44、ポリプロピレン製ネットからなるプレフィ
ルタ43が順次配置されてなるものであり、上記第1の
実施形態と同様に、空気中の浮遊細菌に対する除去性能
を評価した。比較(比較例2)として、プレフィルタと
イオン発生装置11を搭載した空気調和機を用い、本実
施形態に記載した空気調和機との性能を比較した。
【0038】評価方法は第1の実施形態と同様にして行
った。その結果を表2に示す。空気調和機の運転を開始
してから3時間後、比較例2の空気調和機では、一般生
菌は87%、真菌は90%が除去され、本実施形態で
は、一般生菌は89%、真菌は92%を除去できた。こ
の結果は、本実施形態ではオゾン分解触媒が担持された
活性炭からなる脱臭フィルタ44を使用しており、この
脱臭フィルタが集塵フィルタとして機能したためと考え
られた。また、正イオン及び負イオンと一緒に発生した
オゾンは、オゾン分解触媒によりすみやか分解除去さ
れ、オゾン特有の臭いは感じられなかった。
【0039】
【表2】
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるイオ
ン発生装置に印加する交流高電圧の実効値は1.1〜
1.4kV程度で充分な除菌性能を得ることができ、従
来、印加電圧が5kV以上であった高圧放電方式のイオ
ン発生装置に対し、機器の安全性や信頼性が飛躍的に向
上する。従って、簡便な構造で安全性に優れたイオン発
生装置が得られ、従来は困難であった空気中の浮遊細菌
の除去が可能な空気清浄機または空気調和機を提供する
ことができる。
【0041】本発明に係る空気清浄機及び空気調和機に
おいては、通風路の上流側にフィルタ部を、下流側にイ
オン発生装置をそれぞれ配置したことにより、イオン発
生装置に汚れが付着しにくく、安定したイオンの発生が
可能となり、長期間の使用が可能となる。
【0042】特に、フィルタ部として、脱臭フィルタを
用いた場合には、イオン発生装置から発生する正負イオ
ンに加えて、副次的に発生するオゾンを安全に利用する
ことが可能となり、オゾンが有する殺菌作用によって正
負イオン同士の化学反応によって生じる活性種の滅菌効
果を相乗的に増強することが可能となる。
【0043】また、フィルタ部として、プレフィルタ及
びHEPAフィルタからなる集塵フィルタと、脱臭フィ
ルタとを使用し、脱臭フィルタの上流側にプレフィルタ
を、下流側にHEPAフィルタを配置すれば、HEPA
フィルタの目詰まり及び劣化が軽減され、交換頻度はプ
レフィルタや脱臭フィルタに比べて少なくてすむという
利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係るイオン発生装置を備えた
空気清浄機の概略的な側面断面図
【図2】イオン発生装置の概略的な側面断面図
【図3】第2の実施形態に係るイオン発生装置を備えた
空気調和機の概略的な側面断面図
【符号の説明】
11 イオン発生装置 12、42 空気吸込口 13、43 プレフィルタ 14、44 脱臭フィルタ 15 HEPAフィルタ 16、46 送風ファン 17、47 空気吹出口 18 フィルタ部 19 通風路 48 熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F24F 13/28 A61L 9/04 1/00 B03C 3/14 A 7/00 F24F 1/00 371A // A61L 9/04 371B 371Z (72)発明者 野島 秀雄 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 3L051 BC02 BC05 BC07 BC10 4C080 AA05 AA07 AA09 BB05 CC02 HH02 HH05 JJ01 JJ04 KK03 KK08 LL02 LL03 MM05 MM08 NN01 QQ11 QQ17 4D054 AA13 EA01 EA11 EA22

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁体を挟んで対向する一対の電極を設
    け、両電極間に交流電圧を印加することにより正イオン
    と負イオンとを発生させるイオン発生装置と、脱臭及び
    /又は集塵を行うフィルタ部とを備え、空気の吸込口か
    ら吹出口に至る通風路の上流側にフィルタ部を、下流側
    にイオン発生装置をそれぞれ配置したことを特徴とする
    空気清浄機。
  2. 【請求項2】 前記フィルタ部は、脱臭フィルタである
    請求項1記載の空気清浄機。
  3. 【請求項3】 前記フィルタ部は、通風路の上流側から
    プレフィルタ、脱臭フィルタ、HEPAフィルタが順次
    配置されてなるものである請求項1記載の空気清浄機。
  4. 【請求項4】 前記脱臭フィルタは、オゾン分解触媒が
    担持された活性炭フィルタである請求項2又は3記載の
    空気清浄機。
  5. 【請求項5】 前記オゾン分解触媒が二酸化マンガンで
    ある請求項4記載の空気清浄機。
  6. 【請求項6】 絶縁体を挟んで対向する一対の電極を設
    け、両電極間に交流電圧を印加することにより正イオン
    と負イオンとを発生させるイオン発生装置と、脱臭及び
    集塵を行うフィルタ部とを備え、空気の吸込口から吹出
    口に至る通風路の上流側にフィルタ部を、下流側にイオ
    ン発生装置をそれぞれ配置したことを特徴とする空気調
    和機。
  7. 【請求項7】 前記フィルタ部は、プレフィルタと、脱
    臭フィルタとからなるものである請求項6記載の空気調
    和機。
  8. 【請求項8】 前記脱臭フィルタは、オゾン分解触媒が
    担持された活性炭フィルタである請求項6又は7記載の
    空気調和機。
  9. 【請求項9】 前記オゾン分解触媒が二酸化マンガンで
    ある請求項8記載の空気調和機。
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