JP2005066416A - 空気清浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気中の不溶性ガスを除去するために、処理液との気液接触を行う空気清浄機において、ガスを十分に処理することのできる空気清浄機を提供することである。
【解決手段】空気と処理液とを接触させることにより、空気中の汚染物質をその処理液で処理して減少させる気液接触手段と、汚染物質をイオン化するイオン化手段とを含み、汚染物質が処理液と気液接触する前にイオン化することを特徴とする。空気清浄機内に導入された汚染物質に、高電圧印加を印加することによりイオン化し、帯電させる。また処理液の酸化還元電位を制御することにより汚染物質と逆の符号の電位にする。これによりガスが処理液と接触しやすくなる。さらに処理液に取り込まれた汚染物質に紫外線を照射することにより、この物質を分解し、処理液の処理効率を回復するための、紫外線を照射する手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、気液接触を利用し、空気中に含まれる汚染物質を除去する空気清浄機に関する。

空気中の複数種類のガスや煙、塵、埃などを除去するための空気清浄機において、内部に処理液を有するタイプのものがある。このタイプにおいては、空気を取り込み内部の処理液と気液接触を利用して処理する。この処理方法では、可溶性ガスを含む空気と処理液としての水とが接触することにより、空気内の可溶性ガスが水に溶解して除去される。

しかし不溶性のガス成分は、処理液との気液接触を行っても、十分に処理液に吸収されず、この成分を処理するのは、困難である。そこで、不溶性のガス成分を気液混合処理する空気清浄機として特許文献１や特許文献２がある。これらのガス処理の原理は、オゾン水に紫外線を照射したり、オゾンに過酸化水素水を混合したりして活性酸素を生成し、活性酸素がガス成分を酸化分解したり、溶解度の高い状態に変換することにより、処理液との気液接触により、ガスの処理効率を上げるというものである。しかしこの場合の不溶性ガス成分に対する浄化率は、発生した活性酸素との接触効率に大きく依存し、ｐｐｍレベルのガス成分と活性酸素の接触には大きな不確実さがある。

また粒子成分を除去する手段として、高電圧印加により粒子成分を帯電させ、電気集塵極版上に捕捉するという方法が広く知られている。一方、対象物をガス状にてイオン化する方法は、分析化学の分野におけるＧＣ−ＭＳ（ガスクロマトグラフィー質量分析法）等の精密分析機器の分析手段として、ＥＩ（電子衝撃イオン化）法、ＣＩ（化学イオン化）法、ＦＩ（フィールドイオン化）法などが知られているが、ガス成分に関しては、電気的に捕集する方法が確立されていない。

特開平１０−５７７４９号公報 特開２００２−１２６４５０号公報

そこで本発明の課題は、空気中のガスを除去するために、処理液との気液接触を行う空気清浄機において、ガスを十分に処理することのできる空気清浄機を提供することである。

本発明の空気清浄機は、空気と処理液とを接触させることにより、空気中の汚染物質をその処理液で処理して減少させる気液接触手段と、汚染物質をイオン化するイオン化手段とを含み、汚染物質が処理液と気液接触する前にイオン化することを特徴とする。

本発明は、空気清浄機内に取り込まれた汚染物質をイオン化する手段を有している。ここでイオン化とは、電荷が正または負になっている状態を指す。前述のイオン化手段は、前記汚染物質に高電圧を印加することにより前記汚染物質をイオン化するものである。

さらに処理液の酸化還元電位を制御する酸化還元電位制御手段を含む。酸化還元電位制御手段は、高電圧印加手段であり、高電圧印加手段によって処理液に高電圧を印加し、処理液の酸化還元電位を変化させる。そしてイオン化手段によりイオン化した汚染物質と、処理液とを接触させることにより、電気的に中和する。

また別の態様として、酸化還元電位制御手段は、電気分解手段であり、電気分解手段によって処理液を電気分解し、処理液の酸化還元電位を変化させる。

さらに酸化還元電位制御手段は、オゾン発生手段であり、オゾン発生手段によってオゾンを発生させ、処理液の酸化還元電位を制御する。気液接触する前の処理液にオゾンを溶解することにより、オゾン水を生成する。溶解させるオゾンの量によって、処理液の酸化還元電位が変化する。

気液接触により汚染物質を処理した処理液に紫外線を照射する手段を空気清浄機内に備えることもできる。紫外線を照射する手段として、紫外線灯を備える。汚染物質と気液接触をした後の処理液に紫外線を照射する。

本発明は、気液接触手段を備えているため、空気清浄機内に吸引した汚染物質を、処理液に接触させることにより減少させ、空気を清浄化できる。さらに吸引した空気中の汚染成分をイオン化する手段を備えているため、汚染物質を帯電させることができる。イオン化手段が高電圧印加によるため、空気中汚染成分を容易に正または負に荷電し、イオン化することができる。水溶性の汚染物質は、気液接触により除去されるが、不溶性の汚染物質は、処理液に取り込まれにくかった。本発明の空気清浄機では、ガスや粒子などの汚染物質をイオン化することにより処理液内へ取り込まれやすくすることができる。つまり汚染物質のイオン化によって、極性を持つ水分子にイオンが取り囲まれるイオンの水和が起こりやすくなることから、処理液への汚染物質の溶解性を促進することができる。

酸化還元電位制御手段によって処理液の酸化還元電位を変化させることができる。空気中の汚染成分と逆符号に荷電することで、処理液と空気中成分との気液接触効率を高めることができる。つまり処理液の酸化還元電位の制御手段を有するため、マイナス荷電した空気中成分に対しては、酸化還元電位が高い処理液で、プラス荷電した空気中成分に対しては、酸化還元電位が低い処理液で混合することにより、気液接触効率を高めることができる。つまりイオン化したガスを酸化還元電位を調整した処理液で処理することにより、電気的な引力で接触を起こしやすくなり、電気的に中和する。

処理液に高電圧を印加する手段を有するため、処理液に高電圧を印加し、容易に処理液の酸化還元電位を所望のものへ変化させることができる。

酸化還元電位制御手段として電気分解を用いたものであるため、簡易に処理液の酸化還元電位を制御することができる。別の態様として酸化還元電位制御手段は、オゾン発生手段を用いたものであるため、容易に処理液の酸化還元電位を制御することができ、また処理液中に溶存した汚染成分をオゾンにより分解することができる。

汚染物質を処理し、処理能力の低下した処理液に紫外線灯によって、紫外線を照射することにより、処理液中に溶存する汚染物質を紫外線によって分解し、処理液の処理能力を回復させることができる。これにより効率よく汚染空気中の汚染物質を処理することができる。

不溶性の汚染物質を処理するという目的を、処理液との気液接触を行う空気清浄機において、イオン化手段や酸化還元電位制御手段を備えることで実現した。

図１に本発明の空気清浄機を示す。この空気清浄機は、空気と処理液とを接触させる気液接触手段として、筐体１０内に放水部２０を備える。放水部２０は、送水管１３に形成された処理水を噴霧状に放水するためのものである。筐体１０は、放水された処理液が貯まる水槽１１を有し、水槽１１には送水管１４が接続されている。送水管１４には、給排水制御弁２２が備えられ、処理液を給水したり排水したりできる。

空気の流通路５の空気排出口６には、空気吸引装置としてファン７が取り付けられている。なおファン７は、空気導入口３に取り付けてもよいし、空気吸引装置の形態は、ファンに限られない。

本実施例の空気清浄機は、取り込まれた汚染空気２が通過する流通路４を有する。筐体１０と流通路４には、印加部２５，２６が備えられている。印加部２５，２６は、高圧を印加することのできる装置である。印加部２５により、吸引された空気２を高電圧で荷電させることができる。印加部２５は、汚染空気２をプラスに荷電させることも、マイナスに荷電させることもできる。また印加部２６により、処理液を高電圧で荷電することができる。印加部２６も同様に、処理液をプラスに荷電させることも、マイナスに荷電させることもできる。印加部２５，２６が、例えばコロナ放電による場合、鋭利な先端を有する電極に高電圧をかけることにより、イオンを発生する。

ここで印加部２５，２６について図２を用いて説明する。（ａ）は、コロナ放電による印加部の実施例である。印加部２５，２６は、電源供給回路１０１、高周波回路１０２、昇圧回路１０３、放電電極１０４、対向電極１０５から構成される。放電電極１０４には、例えば、針状電極や、線状電極、刃物状電極等が用いられる。電源供給回路１０１には、例えば商用電源（図示していない）が接続される。電源が電源供給回路１０１から供給され、高周波回路１０２，昇圧回路１０３により高電圧となり、放電電極１０４から放電されることにより、空気等をイオン化する。

（ｂ）にパルス放電による印加部の実施例を示す。印加部２５，２６は、電源供給回路１０１、高周波回路１０２、昇圧回路１０３、放電電極１０４から構成される。高電圧を放電電極１０４にかけてパルス電流を流し、空気中に直接電子を放出する。なお印加部における高電圧の印加手段としては、コロナ放電やパルス放電に限られず、部分放電、沿面放電、無声放電などであってもよい。さらに印加部の実施形態は、これらに限られず、高電圧を印加できる形態であればよい。

図１に示すように、ファン７によって空気清浄機内に取り込まれた汚染空気２は、印加部２５を通過する際に、例えばマイナスに荷電され、筐体１０へ送られる。処理液は送水管１２、給排水制御弁２１より送水管１３へ送られ、放水部２０から放水される。放水部２０から放水された処理液は、印加部２６によって、プラスに荷電される。そして落下するプラスに荷電された処理液と、吸引後マイナスに荷電された汚染空気２とが接触する。または汚染空気２をプラスに荷電し、処理液をマイナスに荷電させてもよい。処理液と汚染空気とは、反対の符号の電荷を有するように荷電することで、接触し易くなる。こうして不溶性のガスを含む汚染空気であっても、処理液と高効率で気液接触することができる。これによって、空気中の汚染物質が、処理液に取り込まれ除去される。

筐体１０内で帯電した処理液と接触した汚染空気２は、汚染物質が処理液により除去され、流通路５からファン７を通り、空気排出口６より清浄空気８として排出される。

一方、放水部２０から放水され、汚染空気２と接触した処理液は、筐体１０内の下部にある水槽１１に落下する。水槽１１に落下した処理液は、送水管１４、給排水制御弁２２，送水管１５、給排水制御弁２１、送水管１３と送られ、再び放水部２０から放出される。こうして処理液は、循環するが、一定時間稼動することにより、汚染されて、汚染物質の除去効率が悪くなっていく。除去効率が悪くなったところで、送水管１４から、給排水制御弁２２によって、送水管１６へ送り、空気清浄機外へ排出する。その後、送水管１２から新たな処理液を導入する。

以上のように汚染空気２と処理液とを反対の符号を有するように帯電することにより電気的な力で接触しやすくすることができる。これによって効率よく汚染物質を気液接触により除去することができる。

図３に他の実施形態の空気清浄機を示す。この空気清浄機は、空気と処理液とを接触させる気液接触手段として、筐体１０内に放水部２０を備える。筐体１０は、放水された処理液が落下する含浸部材３１を有し、含浸部材３１には送水管１４が接続されている。送水管１４は、給排水制御弁２２に接続し、処理液を循環したり排水したりする。他の構造は、実施例１と同様である。

前述と同様にファン７によって吸引された汚染空気２は、流通路４で印加部２５により帯電し、含浸部材３１内を通過する。

一方、放水部２０から放水された処理液は、印加部２６により汚染物質２と反対の電荷に荷電し、含浸部材３１内を落下し、汚染空気２と気液接触する。含浸部材には、ウレタンのようなスポンジ状のものや、布や綿、シリカゲルなどが挙げられる。通気性のあるものであれば特に限定しない。処理液は、放水部から水膜を形成して水槽へ流動する形態でもよいし、放水部から噴霧され霧状となり水槽へ流動する形態でもよい。

含浸部材３１内で気液接触した空気は、汚染物資が処理液により取り除かれ、流通路５からファン７を通り、清浄空気８として空気清浄機外へ排出される。また含浸部材３１内を落下した処理液は、送水管１４，送水管１５，送水管１３と送られ、再び放水部２０から放出される。空気と処理液とが、反対の電荷を持つため、お互いに接触しやすくなり、汚染空気２から汚染物質を効率よく処理することができる。また汚染物質を多く含んだ処理液は、給排水制御弁２２から送水管１６を通り排出され、新たにきれいな処理液を送水管１２から導入することにより、高効率で汚染物質を除去できる。

図４に他の実施例を示す。筐体１０内の気液混合部には、散気部（曝気部）４１が備えられている。散気部４１は、空気清浄機内に導入した汚染空気２を散気（曝気）し、気泡として溶液内に放出するためのものである。空気と処理液とに高電圧を印加するための高圧電源４５も有する。高圧電源４５は、筐体１０内に備えられた印加部４７と、流通路４内に備えられた印加部４６とに接続されている。また筐体１０の上部には、気液接触をした空気を排出するための流通路５を備える。

処理液は送水管１２、給排水制御弁２１、送水管１３によって筐体１０内に送り込まれる。また処理液は、筐体１０から送水管１４、給排水制御弁２２、送水管１５、給排水制御弁２１、送水管１３と循環したり、送水管１４、給排水制御弁２２から送水管１６を通り排水されたりする。

空気吸引装置であるファン７によって取り込まれた汚染空気２は、高圧電源４５により、印加部４６で例えば、マイナスに荷電される。荷電した汚染空気は、ファン７を通過し、散気部（曝気部）４１から気泡として処理液内に放出される。これにより処理液と気液接触する。

処理液は、高圧電源４５により印加部４７で、例えばプラスに荷電される。マイナスに荷電し、気泡として放出された汚染空気２と、プラスに荷電された処理液が気液接触し、それぞれが逆の電荷を有するため、効率よく汚染物質を除去することができる。

処理液と気液接触し汚染物質が除去された空気は、清浄空気８として筐体１０の上部から流通路５へ送られ、空気排出口６より排出される。

図５に別の実施例を示す。この空気清浄機は、空気と処理液とを接触させる気液接触手段として、筐体１０内に湿潤フィルター６２を備える。湿潤フィルター６２は、処理液を含むことができ、また通気性のあるもので、この湿潤フィルター６２により、処理液と空気とを気液接触することができる。湿潤フィルター６２には、送水管５２と送水管５３が接続されている。送水管５１は、給水制御弁５５を介して送水管５２と接続されている。送水管５３と送水管５４との間には、排水制御弁５６が備えられ、処理液を排水できる。給水制御弁５５と排水制御弁５６とには、給排水制御部５８が接続されている。給排水制御部５８からの信号により、給水制御弁５５の開閉を行い、処理液を湿潤フィルターへ送ったり、停止したりすることができる。また給排水制御部５８からの信号により、排水制御弁５６の開閉を行い、湿潤フィルター６２内の処理液を排水することができる。この処理液の給排水は、処理液による汚染物質の処理を行い、処理液が汚れたため処理効率が悪くなった場合に行えば、再び処理効率をよくすることができる。

高電圧電源４５は、空気や処理液に高電圧を印加するための装置であり、印加部４６と帯電電極６１とに接続されている。高圧電源４５により、印加部４６と帯電電極６１とに高電圧をかけることができる。これにより汚染空気２をイオン化したり、処理液の酸化還元電位を制御したりすることができる。

空気吸引装置であるファン７によって空気導入口３から取り込まれた汚染空気２は、印加部４６において、高電圧電源４５によりマイナスに荷電される。その後、湿潤フィルター６２に送り込まれ、ここで送水管５１，５２によって送り込まれた処理液と気液接触する。帯電電極６１は、高圧電源４５と接続しており、図の場合プラスに帯電している。帯電電極６１に接触している湿潤フィルター６２内の処理液は、これによってプラスに帯電する。

このように汚染空気２をマイナスに帯電させ、湿潤フィルター６２内の処理液をプラスに帯電させることにより、双方が電気的な引力により効率よく接触する。これにより汚染空気内の汚染物質が、処理液に取り込まれ、清浄空気となり、流通路５からファン７を通過して空気排出口６から排出される。

図６に電解槽７１と紫外線灯８５を備えた空気清浄機の実施例を示す。筐体１０内の気液混合部には、散気部（曝気部）４１が備えられている。流通路４には、空気に高電圧を印加するための印加部２５と、空気を吸引する空気吸引装置であるファン７が備えられている。筐体１０内には、紫外線を照射する手段としての紫外線灯８５が備えられている。

筐体１０の外部には、電気分解手段としての電解槽７１が給排水制御装置７５を介して接続されている。給排水制御装置７５と筐体１０とは、送水管７９によって、接続されている。電解槽７１と給排水制御装置７５とは、送水管７６，７７とによって接続されている。給排水制御装置７５には、送水管７８が接続され、ここから処理液が筐体１０内に送り込まれる。また給排水制御装置７５には、送水管８０が接続され、ここから不要になった処理液を排出する。

電解槽７１には、電極があり、水の電気分解を行い、酸性水とアルカリ性水を生成する。電解槽７１の酸性水生成側７２とアルカリ性水生成側７３とにそれぞれ送水管７６、送水管７７がつながっており、これらの送水管７６，７７は、給排水制御装置７５とつながっている。給排水制御装置７５は、送水管７６か送水管７７の一方、または双方から筐体１０側へ溶液を導入する。この酸性水、アルカリ性水を給排水制御装置７５にて空気清浄機の筐体１０に送り込むことによって、筐体１０内の処理液のｐＨを変化させることができる。また酸化還元電位も変化させることができる。給排水制御装置７５には、処理液の送水管８０が接続されており、不必要な汚染された処理液は、給排水制御装置７５により、空気清浄機外へ排水される。

空気吸引装置であるファン７によって取り込まれた汚染空気２は、印加部２５により、例えば、マイナスに荷電される。荷電した汚染空気は、ファン７を通過し、散気部（曝気部）４１から気泡として処理液内に放出される。

電解槽で生成された溶液は、例えば、プラスに荷電しており筐体１０内へ送られる。散気部（曝気部）４１から放出された汚染空気２は、気泡となり、処理液と接触する。処理液は、プラスに荷電しており、汚染空気がマイナスに荷電していることから、電気的に接触しやすくなり、汚染物質が効率よく除去される。

筐体１０内には、紫外線灯８５が設置されている。紫外線灯８５は紫外線を発生する装置である。空気２と処理液との気液混合により汚染物質を処理すると、処理液が汚染物質を含むことで汚染され、除去効率が悪くなっていく。そこで紫外線を処理液中に溶存する汚染物質に照射することにより、この汚染物質を分解することができる。これにより、汚染ガスを吸収して吸収力の低下した処理液の処理能力を再び高めることができる。

図７にオゾン発生手段であるオゾナイザーを備えた空気清浄機の実施形態を示す。この空気清浄機は、空気と処理液とを接触させる気液接触手段として、筐体１０内に放水部２０を備える。筐体１０は、放水された処理液が貯まる水槽１１を有し、水槽１１には送水管１４が接続されている。送水管１４には、給排水制御弁２３が備えられ、処理液を給水したり排水したりできる。また送水管１７から給排水制御弁２３、送水管１５を経て、オゾナイザー９１へ水を供給することができる。

空気の流通路５の空気排出口６には、空気吸引装置としてファン７が取り付けられている。なおファン７は、空気導入口３に取り付けてもよいし、空気吸引装置の形態は、ファンに限られない。

本実施例の空気清浄機は、取り込まれた汚染空気２が通過する流通路４を有する。筐体１０と流通路４には、印加部２５が備えられている。前述と同様に、印加部２５により、吸引された空気２を高電圧で荷電することができる。ファン７によって空気清浄機内に取り込まれた汚染空気２は、印加部２５を通過する際に、例えばマイナスに荷電され、筐体２０へ送られる。

オゾナイザー９１は、オゾン発生装置である。オゾナイザーによってオゾンを生成し、これにより、オゾン水を製造する。製造されたオゾン水は、送水管１３を通り放水部２０から放水される。

そして落下するプラス荷電された処理液と、吸引後マイナスに荷電された汚染空気２とが接触する。処理液と汚染空気とは、反対の電荷を有するように荷電されており、電気的な力により、接触し易くなる。こうして処理液と高効率で気液接触することができる。これにより汚染物質の処理液への溶解が促進される。

筐体１０内で帯電した処理液と接触した汚染空気２は、汚染物質が処理液により除去され、流通路５からファン７を通り、空気排出口６より清浄空気８として排出される。

一方、放水部２０から放水され、汚染空気２と接触した処理液は、筐体１０内の下部にある水槽１１に落下する。水槽１１に落下した処理液は、送水管１４、給排水制御弁２３，送水管１５、オゾナイザー９１と送られ、酸化還元電位を調整された後、送水管１３を通り、再び放水部２０から放出される。

こうして処理液は循環するが、汚染されて、汚染物質の除去効率が悪くなっていく。このため筐体１０内の下部には、紫外線灯８５が備えられており、汚染物質を吸収することにより処理能力の低下した処理液中の汚染物質に、紫外線を照射することにより、この汚染物質を分解し、再び処理液の処理能力を回復する。

さらに処理液の汚染が進み、除去効率が悪くなったところで、送水管１４から、給排水制御弁２３によって、送水管１６へ送り、空気清浄機外へ排出する。その後、送水管１７から新たな処理液を導入する。

以上の説明において、高電圧の印加手段としては、コロナ放電、パルス放電、部分放電、沿面放電、無声放電などの手段があるが、いずれの手段であってもよい。また汚染空気をマイナス荷電し、処理液をプラス荷電した場合を説明したが、逆に汚染空気をプラス荷電し、処理液をマイナス荷電してもよい。さらにイオン化方法に関しても、高電圧印加に限定するものではなく、磁気的または熱的なエネルギーを加えてイオン化してもよい。

上述したように、空気清浄機内に印加部を備えることで、吸引された汚染空気をイオン化することができる。ガスや粒子をイオン化することによって、水との接触効率が高まり、効率よく汚染ガスを処理することができる。さらに処理液の酸化還元電位を制御することにより、ガスや粒子の電荷と反対の電荷を処理液が有するようできる。このようにして電気的な力によりガスや粒子と処理液との接触効率を高め溶解を促進し、効率よく汚染物質を除去することができる。また紫外線灯を備え、この紫外線灯によって紫外線を照射することで、処理液に吸収された汚染物質を分解し、処理液の処理能力を回復し、効率よく処理を継続することができる。

印加部を有する実施例１の空気清浄機。 印加部の実施例。 印加部を有する実施例２の空気清浄機。 高圧電源を有する実施例３の空気清浄機。 高圧電源を有する実施例４の空気清浄機。 電解槽と紫外線灯を有する実施例５の空気清浄機。 オゾナイザーと紫外線灯を有する実施例６の空気清浄機。

符号の説明

４，５ 流通路
１０ 筐体
２５，２６ 印加部
４５ 高圧電源
４６，４７ 印加部
７１ 電解槽
８５ 紫外線灯
９１ オゾナイザー

Claims (8)

1. 空気と処理液とを接触させることにより、前記空気中の汚染物質をその処理液で処理して減少させる気液接触手段と、前記汚染物質をイオン化するイオン化手段とを含み、前記汚染物質が前記処理液と気液接触する前にイオン化することを特徴とする空気清浄機。
2. 前記イオン化手段は、前記汚染物質に高電圧を印加することにより前記汚染物質をイオン化するものである請求項１に記載の空気清浄機。
3. 前記処理液の酸化還元電位を制御する酸化還元電位制御手段を含む請求項１または２に記載の空気清浄機。
4. 前記イオン化手段によりイオン化した前記汚染物質と、前記処理液とを接触させることにより、電気的に中和する請求項３に記載の空気清浄機。
5. 前記酸化還元電位制御手段は、高電圧印加手段であり、前記高電圧印加手段によって前記処理液に高電圧を印加し、前記処理液の酸化還元電位を変化させる請求項３または４に記載の空気清浄機。
6. 前記酸化還元電位制御手段は、電気分解手段であり、前記電気分解手段によって前記処理液を電気分解し、前記処理液の酸化還元電位を変化させる請求項３または４に記載の空気清浄機。
7. 前記酸化還元電位制御手段は、オゾン発生手段であり、前記オゾン発生手段によってオゾンを発生させ、前記処理液の酸化還元電位を制御する請求項３または４に記載の空気清浄機。
8. 気液接触により前記汚染物質を処理した前記処理液に紫外線を照射する手段を備えた請求項１ないし７のいずれか１項に記載の空気清浄機。
   
   

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