JP2005137871A - 空気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置が大型化せず簡単な構成で、空気中に含まれる浮遊菌・ウイルス・カビ胞子などを完全に死滅させることができる空気浄化装置を提供する。
【解決手段】 空気浄化装置１１は、空気を通過させるフィルタとして、１００ｎｍ〜２０μｍにおける特定の孔径にほぼ均一に制御された多孔質ガラス膜（ＳＰＧ膜）を使用し、この多孔質ガラス膜をパイプ状に形成したＳＰＧパイプ１の一方の端部を封止して、他方の端部から空気を流入させる構成なので、多孔質ガラス膜（パイプ壁）２に空気を容易に通過させて、空気中の細菌・ウイルス・胞子などを貫通細孔で捕捉することができる。また、ＳＰＧパイプ１の表面には金属発熱体の膜３をメッキにより形成して、この金属発熱体３に通電して多孔質ガラス膜全体を加熱する構成であるので、多孔質ガラス膜２の貫通細孔で捕捉した細菌・ウイルス・胞子などを加熱して死滅させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加熱したフィルタに空気を通過させて清浄化する空気浄化装置に関する。

近時、ＳＡＲＳ（Severe Acute Respiratory Syndrome:重症急性呼吸器症候群）の飛沫感染や結核などの耐性菌の空気感染などが問題となっている。公共施設や病院などでは、このような病気の拡大を防止するために、殺菌機能を備えた空気清浄機や空気殺菌装置を設置するところが増加している。従来の空気清浄機には、吸着材からなるフィルタや荷電フィルタなどで塵埃とともに浮遊菌類を捕捉し、高電圧コロナ放電などにより殺菌作用のあるオゾンを発生させ、ケーシング内面やフィルタ面をオゾン殺菌するものがあった（例えば、特許文献１参照。）。また、従来の空気殺菌装置には、加熱手段の高温度の発熱によって生じる輻射熱によって熱空間を生成し、輻射熱による高温度で空気を加熱して、空気中の浮遊胞子や微生物などの生菌を殺菌するものがあった（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１１−３１３８７８号公報（第２−４頁、第１−８図） 特開平１１−２７６５６１号公報（第３−７頁、第１−１２図）

しかしながら、特許文献１に記載の殺菌機能付き空気清浄機は、空気清浄モード・オゾン殺菌モード・オゾン分解モードを所定の時間間隔で切り替えながら空気清浄動作を行うため、設置場所の空気浄化を常に行うことができないという問題があった。また、この空気浄化装置は、空気清浄モード時にはプレフィルタ及び荷電フィルタに通気させて塵埃を捕捉するが、オゾン殺菌モード時にはこれらのフィルタ間にオゾンを充満させて殺菌を行うので、このときにオゾンの一部がプレフィルタを通過して装置外部に流出することがあった。そのため、流出したオゾンの濃度が一定値を越えていた場合には、周囲の人に害を及ぼす危険性があった。

また、特許文献２に記載の空気殺菌装置は、装置を通過する空気の流れが速いとカビ胞子を完全に殺菌することができず、通気速度が制限されるという問題があった。そのため、空気殺菌装置の処理量を増加させるには、装置構成を大型化するかまたは複数台で処理を行わなければならず、装置構成を大型化した場合には装置自体高価になり、装置を複数台設置した場合には設置全体の費用が高価になるという問題があった。

そこで、本発明は、装置が大型化することなく簡単な構成で、空気中に含まれる浮遊菌・ウイルス・カビ胞子などを確実に捕捉できる空気浄化装置を提供することを目的とする。

この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。

（１）特定の孔径にほぼ均一に制御された多孔構造を有し、所定の肉厚に成形され、金属発熱体が表面にメッキ加工された多孔質ガラス膜と、
前記金属発熱体に通電する電源手段と、
外気を加圧または吸気して前記多孔質ガラス膜に通過させる空気加圧手段と、
を備えたことを特徴とする。

この構成においては、特定の孔径にほとんどばらつきなく制御された貫通細孔を複数有する多孔質ガラス膜をフィルタとして使用しており、空気加圧手段で加圧または吸気した外気を強制的に多孔質ガラス膜に通過させるので、空気中に含まれるウイルス・細菌・胞子などを確実に捕捉することができる。また、この多孔質ガラス膜の表面にメッキされた金属発熱体に対して電源手段で通電して金属発熱体を発熱させることで、多孔質ガラス膜全体を加熱することができるので、多孔質ガラス膜全体を所定の温度以上に加熱することで、多孔質ガラス膜の孔内に捕捉したウイルス・細菌・胞子などを死滅させることができる。この空気浄化装置を病院や公共施設などで使用することで室内の空気を浄化することができ、病原菌やカビなどの拡散を防止することが可能となる。

（２）特定の孔径にほぼ均一に制御された多孔構造を有し、所定の肉厚のパイプ形状に成形され、一方の端部が封止された多孔質ガラス膜と、
前記パイプ形状の多孔質ガラス膜の内側に設けられた金属発熱体と、
前記金属発熱体に通電する電源手段と、
外気を加圧または吸気して前記多孔質ガラス膜に通過させる空気加圧手段と、
を備えたことを特徴とする。

この構成においては、特定の孔径にほとんどばらつきなく制御された貫通細孔を複数有する多孔質ガラス膜をフィルタとして使用しており、空気加圧手段で吸気した外気を加圧して強制的に多孔質ガラス膜に通過させるので、空気中に含まれるウイルス・細菌・胞子などを確実に捕捉することができる。また、この多孔質ガラス膜パイプの内側に設けられた金属発熱体に対して電源手段で通電して金属発熱体を発熱させることで、多孔質ガラス膜全体を加熱することができるので、多孔質ガラス膜全体を所定の温度以上に加熱することで、多孔質ガラス膜の孔内に捕捉したウイルス・細菌・胞子などを死滅させることができる。

（３）前記多孔質ガラス膜は、一方の端部が封止されたパイプ形状であり、
前記空気加圧手段は、前記パイプ形状の多孔質ガラス膜における他方の端部から外気を送り込んで、前記パイプ状の多孔質ガラス膜の内壁側から外壁側へ外気を通過させることを特徴とする。

この構成においては、多孔質ガラス膜はパイプ形状に成形され、一端が封止されており、装置外部から吸い込んだ空気をパイプの他端からパイプ内部へ送り込み、多孔質ガラス膜の内壁側から外壁側へ空気を通過させる。したがって、簡素な構成により確実に空気を多孔質ガラス膜に通過させることができる。

（４）前記多孔質ガラス膜は、一方の端部が封止されたパイプ形状であり、
前記空気加圧手段は前記パイプ形状の多孔質ガラス膜の外壁側から内壁側へ外気を通過させることを特徴とする。

この構成においては、多孔質ガラス膜はパイプ形状に成形され、一端が封止されており、装置外部から吸い込んだ空気をパイプ形状の多孔質ガラス膜の外壁側から内壁側へ通過させる。したがって、空気加圧手段の構成に応じて、パイプ形状の多孔質ガラス膜の端部から空気を吸引して外気を通過させて、空気中に含まれるウイルス・細菌・胞子などを確実に捕捉することができる。

（５）前記多孔質ガラス膜の温度を測定する測温手段と、
前記測温手段の測定結果に基づいて、前記電源手段が前記金属発熱体に通電する電流を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

この構成においては、金属発熱体や多孔質ガラス膜の温度やその周囲温度の測定結果に基づいて電源手段から通電する電流を変化させることで、多孔質ガラス膜の温度を所望の温度に制御することが可能となる。したがって、死滅させたい殺菌やウイルスなどの温度耐性に応じて、多孔質ガラス膜の加熱した際の温度を調整することができる。

本発明の空気浄化装置は、１００ｎｍ〜２０μｍにおける特定の孔径にほぼ均一に制御された多孔構造を有した多孔質ガラス膜（ＳＰＧ膜）に空気を通過させるので、空気中の細菌・ウイルス・胞子などを捕捉することができる。また、多孔質ガラス膜には金属発熱体がメッキされているか、またはパイプ形状に成形されて、その内側に金属発熱体が設けられており、この金属発熱体に通電して多孔質ガラス膜全体を加熱することができるので、多孔質ガラス膜で捕捉した細菌・ウイルス・胞子などを死滅させることができる。

まず、本発明の実施形態に係る空気浄化装置に使用する加熱式空気フィルタについて説明する。本発明では、ＳＰＧ（Shirasu Porous Glass：シラス多孔質ガラス）膜の表面に金属発熱体をメッキ加工し、この金属発熱体に通電してＳＰＧ膜全体を加熱する構成の加熱式空気フィルタを採用している。ＳＰＧ膜は、孔径がほぼ均一に制御された複数の貫通細孔を有する多孔構造で、現在では数十ｎｍ〜数十μｍの幅広い範囲で孔径を変化させることができる機能性ガラスである。この基礎技術は、特公昭６３−６６７７７号公報に開示されている。ＳＰＧ膜は、従来、焼酎などの不純物の濾過による酒質改善や、粒径が均一で封入率の高いエマルション製剤の作成などに使用されている。

本発明では、一例として、パイプ状（チューブ状）に形成されたＳＰＧ膜を加熱式空気フィルタとして使用する。ここで、このＳＰＧ膜はパイプ状に形成されているため、以下の説明ではＳＰＧパイプと称する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る加熱式空気フィルタの概略構成を示す概観図及び断面図であり、（Ａ）はＳＰＧパイプの概観図、（Ｂ）はＳＰＧパイプの断面図、（Ｃ）は端子を設けたＳＰＧパイプの部分断面図である。

図１（Ａ）に示すＳＰＧパイプ１は、一例として直径１０ｍｍ・長さ２５０ｍｍ・肉厚１ｍｍのパイプであり、パイプ壁２には、特公昭６３−６６７７７号公報の第１図に示されているように、１０μｍ〜２０μｍのうちの特定の孔径にほぼ制御された貫通細孔が複数形成された多孔構造である。また、図１（Ｂ）に示すように、ＳＰＧパイプ１の表面全体には、無電解メッキにより膜圧１００μｍのニッケル合金膜３を設けている。なお、パイプ壁２の表面における各貫通細孔の開口部は、ニッケル合金膜３によって封止されずに開口した状態となるようにメッキ加工されている。

ニッケル合金は周知のように金属発熱体であり、ＳＰＧパイプ１の表面における両端間に所定の電圧を印加すると、ニッケル合金膜３に電流が流れて発熱し、ＳＰＧパイプ１全体を加熱することができる。ニッケル合金膜３に電流を流してＳＰＧパイプ１全体を加熱すると、パイプ壁２に形成された貫通細孔内の空気もパイプ壁２とほぼ同じ温度に加熱される。また、上記のようにＳＰＧパイプ１は、肉厚１ｍｍのパイプ形状に形成した多孔質ガラス膜であるので、ニッケル合金膜３に通電してニッケル合金膜３に発熱させると、短時間で全体をほぼ均一な温度に加熱することができる。さらに、ＳＰＧ膜の耐熱温度は約４５０℃であり、この温度を超えると強度低下や溶融が生じ損傷する。そのため、ニッケル合金膜３に通電する際には、耐熱温度を超えないように温度センサで温度を測定しながら電流値を制御する。なお、以下の説明では、ニッケル合金膜３をＳＰＧヒータ３と称する場合もある。

ここで、ＳＰＧパイプ１の両端間に電圧を印加するために、電極端子をＳＰＧパイプ１のメッキ面（表面）に直接圧接すると、ニッケル合金膜３に通電した際に発熱によりメッキ膜表面が酸化して接触抵抗が増加するだけでなく、この接触抵抗により電極端子との接触部に発熱が生じる。そのため、本発明では、図１
（Ｃ）に示すように、ＳＰＧパイプ１の両端部にカーボンテープや銅箔などの導電材料４を巻き付け、この導電材料４の上から燐青銅などのバネ材による電極端子５を取り付ける。これにより、ＳＰＧパイプ１に対して電極端子５の接触面積を広く取ることができ、また、電極端子５とニッケル合金膜３との接触部における酸化や接触抵抗の増加を防止できる。

本発明の空気浄化装置の捕捉対象である細菌・ウイルス・胞子などの空気中の浮遊物は、細菌が０．２μｍ〜８０μｍ程度、ＳＡＲＳコロナウイルスが８０〜２２０ｎｍ程度、カビ胞子が３〜１００μｍ程度の大きさである。一方、ＳＰＧパイプ１は、前記のように、１０μｍ〜２０μｍのうち特定の孔径である貫通細孔が複数形成された多孔構造であり、迷路のように曲がりくねった管状の経路が内部に複数形成されている。ＳＰＧパイプ１は、このような構造であるため、多孔質ガラス膜のパイプ壁２に空気を通過させると、空気中の細菌・ウイルス・胞子などが空気の流速にかかわらず貫通細孔内の壁面に衝突して付着するため、これらの浮遊物を捕捉することができる。つまり、空気中の細菌・ウイルス・胞子などの浮遊物を捕捉するためのフィルタとして利用することができる。また、上記のように、ＳＰＧパイプ１の表面全体には、ニッケル合金膜３がメッキされており、このニッケル合金膜３に通電してＳＰＧパイプ１全体を加熱するように構成しているので、捕捉した細菌・ウイルス・胞子などに高温度を加えて死滅させることができる。

なお、本実施例では、ＳＰＧパイプ１の貫通細孔の径が１０μｍ〜２０μｍのものを使用しているがこれに限るものではなく、１００ｎｍ〜２０μｍにおける特定の孔径にほぼ均一に制御された多孔質ガラス膜を使用すれば良い。

また、ＳＰＧパイプ１において多孔質ガラス膜のパイプ壁２で捕捉した細菌・ウイルス・胞子などの死骸や塵埃などは、これらが死滅する温度で加熱を続けると炭化するが、ＳＰＧパイプ１を高温で（例えば約４００℃で）しばらく加熱することで、これらを昇華・気化させて貫通細孔から除去することができる。また、死骸の一部や金属塵埃類などは、ＳＰＧパイプ１を高温で（例えば約４００℃で）しばらく加熱してもパイプ壁２の貫通細孔の壁面に残る。そのため、空気浄化能力が低下する場合には、空気浄化装置に対して、着脱可能にＳＰＧパイプ１を設けることで、所定のタイミングで交換することができる。

次に、上記のフィルタを使用した空気浄化装置の構成について説明する。図２は、空気浄化装置の概略構成を示した外観斜視図である。図２に示すように、空気浄化装置１１は、外観が直方体形状のカバー１３を本体１２に対して上部から装着している。カバー１３の正面２１及び背面２２には、その中央よりもやや上部に吸気口３１，３２が形成されている。この吸気口３１，３２には、粒子の大きな塵埃などを捕捉する網目フィルタ３３，３４が着脱自在に取り付けられている。

カバー１３の上面２３には、その右側端部近傍に右側面２４に沿って、排気風量設定スイッチ３５、温度設定スイッチ３６、及び排気口３７が設けられている。排気口３７には、塵埃の侵入を防ぐ着脱自在な網目フィルタ３８が取り付けられている。また、排気風量設定スイッチ３５の左端部には、所定の間隔をおいてＳＰＧパイプ本数切り替えスイッチ３９が設けられ、温度設定スイッチ３６の左端部には所定の間隔をおいて電源スイッチ４０が設けられている。さらに、ＳＰＧパイプ本数切り替えスイッチ３９及び電源スイッチ４０の左端部には、所定の間隔をおいてＬＣＤ表示部４２用の表示窓４１が設けられており、表示窓４１には上面２３の裏面からＬＣＤ表示部４２が取り付けられている。

排気風量設定スイッチ３５は、空気浄化装置１１から排気する風量を切り替えるスイッチであり、排気風量設定スイッチ３５を回転させると、排気風量を０％（停止状態），５０％，７５％，１００％の４段階に切り替えることができる。なお、空気浄化装置１１は、前記のような構造の多孔質ガラス膜からなるＳＰＧパイプ１に空気を通過させるので、上記のように排気風量を切り替えても、問題なく空気中の細菌・ウイルス・胞子などを捕捉することができる。

また、排気風量設定スイッチ３５を回転させると、クリーニングモードに設定することができる。温度設定スイッチ３６は、後述する殺菌ユニット６９内の温度を設定するスイッチであり、温度設定スイッチ３６を回転させると５０℃〜２２０℃の範囲で温度を設定することができる。したがって、細菌・ウイルス・胞子などの温度耐性に応じて所望の温度にＳＰＧパイプ１を加熱することができる。ＳＰＧパイプ本数切り替えスイッチ３９は、空気浄化装置１１に設けたＳＰＧパイプ１の使用本数を切り替えるスイッチであり、本実施例では５本と１０本の２段階に切り替えることができる。電源スイッチ４０は、空気浄化装置１１の電源を入切するためのスイッチである。

カバー１３の右側面２４には、その中心よりも正面２１側にエアコンプレッサ圧力計６４用の表示窓４３が設けられている。また、カバー１３の右側面２４の下部には信号出力用のコネクタ４４が設けられている。

次に、空気浄化装置１１の本体１２の構成について説明する。図３は、空気浄化装置の本体の概略構成を示した外観斜視図である。図３（Ａ）は、図２における矢印Ａの方向、つまり空気浄化装置１１の正面側の左上方から見た斜視図であり、図３（Ｂ）は、図２における矢印Ｂの方向、つまり空気浄化装置１１の背面側の左下方向から見た斜視図である。

本体１２は、エアコンプレッサ６１、送気管６２、内部に電磁弁６３が設けられた電磁弁室６４、エアコンプレッサ圧力計６５、圧力計送気管６６、送気管６７，６８、殺菌ユニット６９、排気ダクト７０、排気用シロッコファン７１が内部に設けられ排気口７２を備えた排気室７３、電源回路７４、制御回路７５、底板７６、支持板７７，７８、及び４個のキャスタ７９ａ〜７９ｄを備えている。また、殺菌ユニット６９の内側には、熱電対８０ａ，８０ｂが取り付けられている。また、空気浄化装置１１において、エアコンプレッサ６１から排気室７３までの空気の通路では、各部材の接続部から空気が外部に漏れないようにパッキング処理またはシール処理が施されている。

底板７６には、その底面の４隅近傍にキャスタ７９ａ〜７９ｄが取り付けられている。底板７６の上面中央部には、エアコンプレッサ６１が設置され、底板７６の隅部７６ａ近傍に電磁弁室６４が設置されている。エアコンプレッサ６１には、外気を吸気して加圧するモータの温度を測定するための温度センサ９１（図示せず。）が接続されている。エアコンプレッサ６１と電磁弁室６４の電磁弁６３は、送気管６２で接続されている。また、電磁弁６３の上流側には圧力計送気管６６が取り付けてあり、圧力計送気管６６の先端にはエアコンプレッサ用圧力計６５が接続されている。

また、底板７６の上面には、エアコンプレッサ６１を囲むようにして、コの字状に曲げ加工された支持板７７と支持板７８が取り付けられている。支持板７７は、エアコンプレッサ６１と電磁弁室６４の間において底板７６に対して直立した状態に取り付けられている。また、支持板７８は、底板７６の端部７６ａと反対側の端部７６ｂと、エアコンプレッサ６１と、の間において、底板７６に対して直立した状態に取り付けられている。

支持板７７と支持板７８との間には、エアコンプレッサ６１の上部において、殺菌ユニット６９が支持されている。殺菌ユニット６９は２つに分かれており、それぞれ内部に５本ずつＳＰＧパイプ１が取り付けられている。また、前記のように、殺菌ユニット６９には、内部の温度を測定するために熱電対８０ａ，８０ｂが取り付けられている。殺菌ユニット６９の詳細は後述する。電磁弁室６４の電磁弁６３と殺菌ユニット６９の間は、送気管６７，６８で接続されている。電磁弁６３は、ＳＰＧ本数切り替えスイッチ３９の設定に応じて切り替わり、送気管６２から送られてきた空気を送気管６７のみに出力させるか、または送気管６２から送られてきた空気を送気管６７及び送気管６８に出力させる。

また、殺菌ユニット６９の下流側には、排気ダクト７０が接続されており、殺菌ユニット６９の側部を通過して支持板６７の側部で上方に屈曲し、支持板６７の上部で水平方向に屈曲している。排気ダクト７０の端部には、排気室７３が取り付けられている。排気室７０の内部には、シロッコファン７１（図示せず。）、及びシロッコファン７１の排気温度を検出するための排気温度センサ９２（図示せず。）が取り付けられており、排気室７０の上面に設けられた排気口７２から、殺菌ユニット６９で清浄化された空気を排出する。

次に、殺菌ユニット６９の構成について説明する。図４は、第１実施形態に係る殺菌ユニットの構成を示す斜視透視図である。殺菌ユニット６９は、殺菌前室８１，８２、殺菌室８３，８４、殺菌後室８５からなる。殺菌前室８１は殺菌室８３に接続されている。また、殺菌前室８２は殺菌室８４に接続されている。さらに、殺菌室８３及び殺菌室８４は、殺菌後室８５に接続されている。各室８１〜８５は、接続部で空気が漏れないように接続されている。また、殺菌ユニット６９の交換用パーツが１種類で済むように、殺菌前室８１及び殺菌前室８２と、殺菌室８３及び殺菌室８４と、は、同様の構成である。なお、図４には、ＳＰＧパイプ１を加熱するための端子の表示を省略しているが、ＳＰＧパイプ１の両端部１ａ及び１ｂには図１（Ｃ）に基づいて説明したように電極端子５が設けられており、各電極端子５は図外のケーブルによって制御回路７５に接続されている。

殺菌前室８１の一方の面８１ａの中央部には、送気管６７とほぼ同径の通気孔８１ｂが形成されており、この通気口８１ｂに送気管６７が接続されている。通気口８１ｂと送気管６７との間には、空気が流出しないようにパッキング処理またはシール処理が施されている。殺菌前室８１の面８１ａに対向する面８１ｃ
（殺菌室８３の一方の面８３ａ）には、５本のＳＰＧパイプ１の一方の開口端１ａが貫通した状態で取り付けられており、殺菌前室８１の空気が各ＳＰＧパイプ１内に流入するように構成されている。殺菌室８３の面８３ａに対向する面８３ｂ（殺菌後室８５の一方の面８５ａ）には、５本のＳＰＧパイプ１における他方の開口端１ｂが貫通した状態で取り付けられており、各ＳＰＧパイプ１の開口端１ｂは、空気の流出を防止するために栓１ｃによって封止されている。また、各ＳＰＧパイプ１と面８３ａの間及び各ＳＰＧパイプ１と面８３ｂの間は、空気が漏れないようにそれぞれパッキング処理またはシール処理が施されている。また、殺菌室８３の面８３ｂには、孔８３ｃが形成されている。さらに、殺菌室８３の上面８３ｄには、熱電対８０ａが取り付けられており、殺菌室８３内部に設けられた各ＳＰＧパイプ１の温度またはその周囲の温度を測定する。なお、熱電対８０ａに接続されたケーブルは制御回路７５に接続されている。

殺菌前室８２の一方の面８２ａの中央部には、送気管６８とほぼ同径の通気孔８２ｂが形成されており、この通気口８２ｂに送気管６８が接続されている。通気口８２ｂと送気管６８との間には、空気が流出しないようにパッキング処理またはシール処理が施されている。殺菌前室８２の面８２ａに対向する面８２ｃ
（殺菌室８４の一方の面８４ａ）には、５本のＳＰＧパイプ１の一方の開口端１ａが貫通した状態で取り付けられており、殺菌前室８２の空気が各ＳＰＧパイプ１内に流入するように構成されている。殺菌室８４の面８４ａに対向する面８４ｂ（殺菌後室８５の一方の面８５ａ）には、５本のＳＰＧパイプ１における他方の開口端１ｂが貫通した状態で取り付けられており、各ＳＰＧパイプ１の開口端１ｂには、空気の流出を防止するために栓１ｃが取り付けられている。ＳＰＧパイプ１の周囲は、面８４ａ側・面８４ｂ側ともに、空気が漏れないようにパッキング処理またはシール処理が施されている。また、殺菌室８４の面８４ｂには、孔８４ｃが形成されている。さらに、殺菌室８４の上面８４ｄには、熱電対８０ｂが取り付けられており、殺菌室８４内部の各ＳＰＧパイプ１の周囲の温度を測定する。なお、熱電対８０ｂに接続されたケーブルは制御回路７５に接続されている。

殺菌後室８５の面８５ａに対向する面８５ｂの中央部には、所定の径の通気孔８５ｃが形成されており、この通気口８５ｃに排気ダクト７０が接続されている。なお、通気口８５ｃと排気ダクト７０の間は、空気が流出しないようにパッキング処理またはシール処理が施されている。

殺菌ユニット６９は、空気浄化装置１１の本体１２に対して着脱可能であり、また、殺菌室８３，８４内の各ＳＰＧパイプ１は着脱可能であり、ＳＰＧパイプ１が目詰まりしたり劣化したりした場合には、交換することができる。

ここで、空気浄化装置１１は、外気を吸い込んで加圧するエアコンプレッサ６１と、殺菌ユニット６９を通過した空気を排気（吸気）する排気用シロッコファン７１と、を備えているが、いずれか一方のみを備えた構成であっても良い。また、殺菌ユニット６９は、上記のように、各ＳＰＧパイプ１内に流入した殺菌前室８２の空気がパイプ壁２の内側から外側へ通過して殺菌室８３，８４から殺菌後室８５へ排出するように構成したが、本発明はこの形態に限るものではない。すなわち、エアコンプレッサ６１や排気用シロッコファン７１など空気加圧手段の有無やその構成に応じて、各ＳＰＧパイプ１のパイプ壁２の外側から内側へ空気が通過するように構成しても良い。例えば、ＳＰＧパイプ１の開放端から空気を吸引するように空気加圧手段を構成しても良い。このように構成することで、空気浄化装置１１の設計の自由度を高くすることができる。

次に、空気浄化装置１１の回路構成について説明する。図５は、空気浄化装置の回路構成を示したブロック図である。空気浄化装置１１の制御回路７５及び電源回路７４には、アンプ１０１、アンプ１０２、アンプ及び冷点補償回路１０３、リセットＩＣ１０４、ＬＥＤ１０５、ブザー１０６、通信回路１０７、ファンドライバ１０８、フォトカプラ１０９、トライアック１１０、フォトカプラ１１１、トライアック１１２、フォトカプラ１１３、及びＣＰＵ１１３が設けられている。

アンプ１０１は、コンプレッサ６１用の温度センサ９１から出力された信号を増幅して、ＣＰＵ１１３に出力する。アンプ１０２は、排気室７３に設けられた排気温度センサ９２から出力された信号を増幅して、ＣＰＵ１１３に出力する。アンプ及び冷点補償回路１０３は、殺菌室８３の内部温度を計測する熱電対８０ａ、及び殺菌室８４の内部温度を計測する熱電対８０ｂから出力された信号を増幅して、ＣＰＵ１１３に出力する。また、アンプ及び冷点補償回路１０３は、熱電対８０ａ，８０ｂの冷点補償を行う。リセットＩＣ１０４は、ＣＰＵ１１３をリセットする。ＬＥＤ１０５は、制御回路７５が動作中に点灯する。ブザー１０６は、起動時、操作時、及び異常発生時に音声を発する。通信回路１０７は、信号出力用のコネクタ４４に接続された機器と通信を行う。ファンドライバ１０８は、シロッコファン７１の回転速度を制御する。フォトカプラ１０９は、ＣＰＵ１１３からの制御信号をトライアック１１０に伝達する。トライアック１１０は、ＳＰＧヒータ３に通電する。フォトカプラ１１１は、ＣＰＵ１１３からの制御信号をトライアック１１２に伝達する。トライアック１１２は、コンプレッサ６１を駆動する。フォトカプラ１１３はＣＰＵ１１３からの制御信号を電磁弁６２に伝達する。ＣＰＵ１１３は、制御回路７５の各部を制御する。

次に、空気浄化装置１１にも受けたＬＣＤ表示部の表示内容について説明する。図６は、表示部の表示例を示した図である。図６（Ａ）に示すように、ＬＣＤ表示部４２には、現在の運転モードや異常の内容を表示する状態表示エリア１２１、ファンの風量を表示する風量表示エリア１２２、ヒータの加熱状態を表示するヒータ加熱状態表示エリア１２３、ＳＰＧヒータ３の設定温度を表示する設定温度表示エリア１２４、及びＳＰＧパイプ１の現在温度を表示する現在温度表示エリア１２５が設けられている。

ＣＰＵ１１３は、各部が正常に動作している場合には、図６（Ａ）に示すように、正常運転していることを表す表示、排気風量設定スイッチ３５で設定された風量、ＳＰＧヒータ３の加熱状態、温度設定スイッチ３６で設定した温度、及び現在の殺菌室８３，８４内の温度をＬＣＤ表示部４２に表示する。

ＣＰＵ１１３は、ユーザが排気風量設定スイッチ３５を操作してクリーニングモードに設定したことを検出した場合には、図６（Ｂ）に示すように、クリーニングモードに設定されたことを示す表示、クリーニングモードのときの設定温度（４００℃）、及び現在の殺菌室８３，８４内の温度をＬＣＤ表示部４２に表示する。なお、クリーニングモードの場合、コンプレッサ６１及びシロッコファン７１は停止させるので、排気風量設定スイッチ３５で設定された風量は表示されない。

ＣＰＵ１１３は、空気浄化装置１１内で異常が発生した場合には、ブザー１０６から警告音を発生させて各部の動作を停止するとともに、以下に説明する内容をＬＣＤ表示部４２に表示させる。例えば、ＣＰＵ１１３は、殺菌室８３，８４内の温度を測定する熱電対８０ａ，８０ｂが断線した場合には、図６（Ｃ）に示すように、熱電対８０ａ，８０ｂのいずれかが断線したことを示す表示、温度設定スイッチ３６で設定した温度、及び現在の殺菌室８３，８４内の温度（異常表示）をＬＣＤ表示部４２に表示させる。また、ＣＰＵ１１３は、ＳＰＧヒータ３に通電するための回路であるフォトカプラ１０９やトライアック１１０などが故障した場合には、図６（Ｄ）に示すように、ＳＰＧヒータ３に通電するための回路が故障したことを示す表示、温度設定スイッチ３６で設定した温度、及び現在の殺菌室８３，８４内の温度（異常表示）をＬＣＤ表示部４２に表示させる。さらに、ＣＰＵ１１３は、フィルタ詰まりなどでコンプレッサ６１が加熱したことをコンプレッサ用温度センサ９１からの信号によって検出した場合には、コンプレッサ６１が加熱したことを示す表示、温度設定スイッチ３６で設定した温度、及び現在の殺菌室８３，８４内の温度をＬＣＤ表示部４２に表示させる。また、ＣＰＵ１１３は、シロッコファン７１が加熱したことを排気温度センサ９２からの信号によって検出した場合には、シロッコファン７１が加熱したことを示す表示、温度設定スイッチ３６で設定した温度、及び現在の殺菌室８３，８４内の温度をＬＣＤ表示部４２に表示させる。

次に、空気浄化装置１１の動作を説明する。ユーザが電源スイッチ４６をオンにすると、空気浄化装置１１は動作を開始し、ＣＰＵ１１３はブザー１０６から起動音を発生させるとともに、ＬＣＤ表示部４２に装置の状態を表示させる。ＣＰＵ１１３は、正常運転時には、図６（Ａ）に示したような表示をＬＣＤ表示部４２にさせるとともに、排気風量設定スイッチ３５の設定値に基づいて、フォトカプラ１１１及びファンドライバ１０８に信号を出力して、コンプレッサ６１及びシロッコファン７１を駆動させる。また、ＣＰＵ１１３は、温度設定スイッチ３６の設定値及びＳＰＧ本数切り替えスイッチ３５の設定に基づいて、フォトカプラ１０９に信号を出力して殺菌室８３内の５本のＳＰＧパイプ１を加熱させるか、または殺菌室８３及び殺菌室８４の１０本のＳＰＧパイプ１を加熱させる。

コンプレッサ６１及びシロッコファン７１が駆動を開始すると、吸気口３１，３２から吸気された空気は、ＳＰＧ本数切り替えスイッチ３５の設定が５本の場合には、コンプレッサ６１で加圧されて送気管６２、電磁弁６３、送気管６７を介して殺菌ユニット６９の殺菌前室８１に送り込まれる。また、ＳＰＧ本数切り替えスイッチ３５の設定が１０本の場合には、コンプレッサ６１で加圧された空気は、殺菌前室８１に加えて、送気管６２、電磁弁６３、送気管６８を介して殺菌ユニット６９の殺菌前室８２にも送り込まれる。

殺菌前室８１に送り込まれた空気は、さらに殺菌室８３内に設けられた５本のＳＰＧパイプ１内に送られ、各ＳＰＧパイプ１のパイプ壁２を通過する。そして、殺菌室８３から孔８３ｃを介して殺菌後室８５に排出される。また、殺菌前室８２に送り込まれた空気は、さらに殺菌室８４内に設けられた５本のＳＰＧパイプ１に送られ、各ＳＰＧパイプ１のパイプ壁２を通過し、殺菌室８４から孔８４ｃを介して殺菌後室８５に排出される。このとき、空気中の細菌・ウイルス・胞子などはパイプ壁２に形成された複数の貫通細孔内に捕捉され、ＳＰＧヒータ３によって加熱されて死滅する。

殺菌後室８５に貯まった清浄化された空気は、排気ダクト７０を介して排気室７３に送られ、シロッコファン７１によって強制的に、排気室７３の排気口７２及びカバー１３の排気口３７から排出される。

ＣＰＵ１１３は、ユーザによって排気風量設定スイッチ３５が操作されたことを検出すると、ブザー１０６に操作音を出力させるとともに、排気風量設定スイッチ３５の設定値に基づいてファンドライバ１０８及びフォトカプラ１１１に制御信号を出力して、コンプレッサ６１の制御及びシロッコファン７１の回転量を制御する。

また、ＣＰＵ１１３は、ユーザによって温度設定スイッチ３６が操作されたことを検出すると、ブザー１０６に操作音を出力させるとともに、温度設定スイッチ３６の設定値に基づいてフォトカプラ１０９に制御信号を出力して、熱電対８０ａ，８０ｂで殺菌室８３，８４の温度を検出しながら、ＳＰＧヒータ３に流す電流を調整して、殺菌室８３，８４の温度を制御する。

さらに、ユーザが排気風量設定スイッチ３５の設定を切り替えてクリーニングモードに設定した場合には、ＣＰＵ１１３は、ブザー１０６に操作音を出力させるとともに、ファンドライバ１０８及びフォトカプラ１１１には制御信号を出力せずにコンプレッサ６１及びシロッコファン７１は停止させる。また、ＣＰＵ１１３は、フォトカプラ１０９に制御信号を出力してＳＰＧヒータ３の発熱量を制御して、殺菌室８３，８４内の温度を約４００℃に加熱し、一定時間が経過すると、フォトカプラ１０９に出力していた制御信号を停止する。この場合、前記のようにＳＰＧパイプ１のパイプ壁２に形成された複数の貫通細孔内に蓄積した細菌・ウイルス・胞子などの死骸や塵埃などは加熱により気化するので、これらを貫通細孔内から排出することができる。

以上のように、本発明の空気浄化装置１１は、コンプレッサ６１で外気を吸気・加圧して、強制的にＳＰＧパイプ１を通過させて、空気中の細菌・ウイルス・胞子などの浮遊物を捕捉するとともに、ニッケル合金膜３に通電して発熱よりＳＰＧパイプ１全体を所定の温度に加熱して捕捉した浮遊物を死滅させるので、確実に空気（外気）を清浄化できる。したがって、この空気浄化装置１１を病院や公共施設などで使用することで室内の空気に含まれる病原菌やカビなどの拡散を防止することができる。

［第２実施形態］
図７は、本発明の第２実施形態に係る加熱式空気フィルタの概略構成を示す概観図及び断面図であり、（Ａ）はＳＰＧパイプの概観図、（Ｂ）はＳＰＧパイプの断面図である。加熱式空気フィルタであるＳＰＧパイプ２０１は、以下に説明する構成とすることで、第１実施形態で説明した加熱式空気フィルタであるＳＰＧパイプ１と同様の作用・効果が得られる。以下にその詳細を説明する。なお、以下の説明では、第１実施形態と異なる部分について主に説明する。

図７（Ａ）に示すＳＰＧパイプ２０１は、第１実施形態と同形状であり、直径１０ｍｍ・長さ２５０ｍｍ・肉厚１ｍｍで、パイプ壁２０２には特公昭６３−６６７７７号公報の第１図に示されているように、１０μｍ〜２０μｍのうちの特定の孔径にほぼ制御された貫通細孔が複数形成されている。また、図７（Ｂ）に示すように、ＳＰＧパイプ１の内側には、一例としてコイル状に成形された線径０．６ｍｍのニクロム線２０３がＳＰＧパイプ２０１の両端間に、ＳＰＧパイプ２０１の内壁に触れないように所定の間隔を空けて設置されている。

ニクロム線２０３は、周知のように金属発熱体であり、その両端間に所定の電圧を印加すると電流が流れて発熱する。また、ニクロム線２０３は、単位長さ当たりの抵抗値がほぼ均一なので、ＳＰＧパイプ１全体をほぼ均一な温度に加熱することができるとともに、パイプ壁２０２に形成された貫通細孔内の空気をパイプ壁２０２とほぼ同じ温度に加熱することができる。さらに、ニクロム線２０３は、その長さや線径を変えることで抵抗値を変更することができるので、ＳＰＧパイプ１のサイズに応じて発熱量を変更することが容易である。加えて、ニクロム線２０３は特性が安定しており、長期間使用しても劣化しないので、メンテナンス性を向上させることができる。また、第１実施形態のようにパイプ壁の表面に対してメッキ処理を施す必要がないので、ＳＰＧパイプ２０１の製造工程を簡略化することができる。

ここで、前記のようにＳＰＧ膜の耐熱温度は約４５０℃であり、この温度を超えると強度低下や溶融が生じ損傷する。そのため、ニクロム線２０３に通電する際には、ＳＰＧ膜の耐熱温度を超えないように、ニクロム線２０３やＳＰＧパイプ１の温度、またはそれの周囲の温度などを温度センサで測定しながら、ニクロム線２０３に流す電流値を制御する。

ＳＰＧパイプ２０１は、前記のように、１０μｍ〜２０μｍのうち特定の孔径である貫通細孔が複数形成された多孔構造であり、迷路のように曲がりくねった管状の経路が内部に複数形成されている。そのため、ＳＰＧパイプ１と同様に、多孔質ガラス膜のパイプ壁２０２に空気を通過させると、空気中の細菌・ウイルス・胞子などが空気の流速にかかわらず貫通細孔内の壁面に衝突して付着するため、これらの浮遊物を捕捉するフィルタとして利用することができる。また、上記のように、ＳＰＧパイプ２０１の内側にはニクロム線２０３が設けてあり、このニクロム線２０３に通電してＳＰＧパイプ２０１全体を加熱するように構成しているので、捕捉した細菌・ウイルス・胞子などに高温度を加えて死滅させることができる。

なお、本実施例では、ＳＰＧパイプ２０１の貫通細孔の径が１０μｍ〜２０μｍのものを使用しているがこれに限るものではなく、１００ｎｍ〜２０μｍにおける特定の孔径にほぼ均一に制御された多孔質ガラス膜を使用すれば良い。

また、ＳＰＧパイプ２０１において捕捉した細菌・ウイルス・胞子などの死骸や塵埃などは、ＳＰＧパイプ２０１を高温で（例えば約４００℃で）しばらく加熱することで、これらを昇華・気化させて貫通細孔から除去することができる。また、死骸の一部や金属塵埃類などは、ＳＰＧパイプ２０１を高温で（例えば約４００℃で）しばらく加熱してもパイプ壁２０２の貫通細孔の壁面に残って空気浄化能力が低下した場合には、空気浄化装置に対して、着脱可能にＳＰＧパイプ２０１を設けることで、所定のタイミングで交換することができる。

次に、加熱式空気フィルタであるＳＰＧパイプ２０１を空気浄化装置１１に適用した場合について説明する。図８は、第２実施形態に係る殺菌ユニットの構成を示す斜視透視図である。空気浄化装置１１において、図４に示した殺菌ユニット６９のＳＰＧパイプ１に代えてＳＰＧパイプ２０１を取り付けることで、ＳＰＧパイプ１を設けた場合と同様の効果を得ることができる。図８に示すように、殺菌ユニット６９にＳＰＧパイプ２０１を取り付ける場合、殺菌室８３，８４内にそれぞれ５本のＳＰＧパイプ２０１を設ける。そして、各ＳＰＧパイプ２０１の一方の開口端２０１ａを貫通した状態にして、殺菌前室８１の空気が各ＳＰＧパイプ２０１内に流入するように構成する。また、殺菌後室８５の一方の面８５ａには、各ＳＰＧパイプ２０１における他方の開口端２０１ｂを貫通した状態で取り付け、各ＳＰＧパイプ２０１の開口端２０１ｂは、空気の流出を防止するために栓２０１ｃによって封止する。このとき、ＳＰＧパイプ２０１の内側に設けたニクロム線２０３がパイプ壁２０２に触れないように図外の保持機構で保持し、ニクロム線２０３の両端２０３ａ及び２０３ｂに図外のケーブルを接続して、このケーブルによって制御回路７５と接続する。

なお、殺菌室８３，８４に設けた各ＳＰＧパイプ２０１のニクロム線２０３は、前記のように単位長さ当たりの抵抗値がほぼ均一なので、５本のＳＰＧパイプ２０１のニクロム線２０３を直列に接続しても良いし、５本のニクロム線２０３を並列に接続しても良く、いずれの場合でも、ＳＰＧパイプ２０１の温度制御を安定して行うことができる。

また、第２実施形態に係る空気浄化装置１１においても、第１実施形態と同様に、空気加圧手段の構成などに応じて、各ＳＰＧパイプ１のパイプ壁２の外側から内側へ空気が通過するように構成することができる。

このように、空気浄化装置１１にＳＰＧパイプ２０１を設けた殺菌ユニット６９を使用した場合には、空気浄化装置１１は、コンプレッサ６１で外気を吸気・加圧して、強制的にＳＰＧパイプ１を通過させて、空気中の細菌・ウイルス・胞子などの浮遊物を捕捉するとともに、ニクロム線２０３に通電して発熱よりＳＰＧパイプ１全体を所定の温度に加熱して捕捉した浮遊物を死滅させるので、殺菌ユニット６９にＳＰＧパイプ１を設けた場合と同様に、確実に空気（外気）を清浄化できる。したがって、この空気浄化装置１１を病院や公共施設などで使用することで室内の空気に含まれる病原菌やカビなどの拡散を防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る加熱式空気フィルタの概略構成を示す概観図及び断面図である。 空気浄化装置の概略構成を示した外観斜視図である。 空気浄化装置の本体の概略構成を示した外観斜視図である。 第１実施形態に係る殺菌ユニットの構成を示す斜視透視図である。 空気浄化装置の回路構成を示したブロック図である。 ＬＣＤ表示部の表示例を示した図である。 本発明の第２実施形態に係る加熱式空気フィルタの概略構成を示す概観図及び断面図である。 第２実施形態に係る殺菌ユニットの構成を示す斜視透視図である。

符号の説明

１−ＳＰＧパイプ、２−パイプ壁（多孔質ガラス膜）、
３−ニッケル合金膜（金属発熱体）、１１−空気浄化装置、１２−本体、
１３−カバー、３１，３２−吸気口、３５−排気風量設定スイッチ、
３６−温度設定スイッチ、３９−ＳＰＧパイプ本数切り替えスイッチ、
４０−電源スイッチ、６９−殺菌ユニット

Claims (5)

1. 特定の孔径にほぼ均一に制御された多孔構造を有し、所定の肉厚に成形され、金属発熱体が表面にメッキ加工された多孔質ガラス膜と、
   前記金属発熱体に通電する電源手段と、
   外気を加圧または吸気して前記多孔質ガラス膜に通過させる空気加圧手段と、
   を備えた空気浄化装置。
2. 特定の孔径にほぼ均一に制御された多孔構造を有し、所定の肉厚のパイプ形状に成形され、一方の端部が封止された多孔質ガラス膜と、
   前記パイプ形状の多孔質ガラス膜の内側に設けられた金属発熱体と、
   前記金属発熱体に通電する電源手段と、
   外気を加圧または吸気して前記多孔質ガラス膜に通過させる空気加圧手段と、
   を備えた空気浄化装置。
3. 前記多孔質ガラス膜は、一方の端部が封止されたパイプ形状であり、
   前記空気加圧手段は、前記パイプ形状の多孔質ガラス膜における他方の端部から外気を送り込んで、前記パイプ状の多孔質ガラス膜の内壁側から外壁側へ外気を通過させる請求項１または２に記載の空気浄化装置。
4. 前記多孔質ガラス膜は、一方の端部が封止されたパイプ形状であり、
   前記空気加圧手段は前記パイプ形状の多孔質ガラス膜の外壁側から内壁側へ外気を通過させる請求項１または２に記載の空気浄化装置。
5. 前記多孔質ガラス膜の温度を測定する測温手段と、
   前記測温手段の測定結果に基づいて、前記電源手段が前記金属発熱体に通電する電流を制御する制御手段と、
   を備えた請求項１乃至４のいずれかに記載の空気浄化装置。

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