JP2005160920A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】電気掃除機において、集塵室内の空気に含まれる臭気、細菌等を低減し、電気掃除機運転時の排気のクリーンレベルを向上させること。
【解決手段】送気手段１３により集塵室２内の空気が、浄化箱体１１に導入され、一方、浄化箱体１１内においては、光触媒１５が光触媒励起用光源１４により励起して、光触媒１５表面に酸化物質を生成した状態になっており、浄化箱体１１内に流入した空気に含まれる臭気や細菌は、光触媒１５と接触することで酸化分解され、脱臭、除菌された空気が再度集塵室２に戻される。この循環浄化運転を連続的に行うことで、集塵室２内の臭気、細菌等は、低減され、電動送風機３を運転した際に電気掃除機本体１から排出される空気のクリーンレベルが向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、集塵室内の空気に含まれる臭気、細菌、カビを低減し、電気掃除機運転時の排気のクリーンレベルを向上させる電気掃除機に関するものである。

近年、住環境の快適性が求められるなか、電気掃除機においても、クリーン機能向上へのニーズが年々高まっている。

従来の電気掃除機の排気脱臭に関しては、排気経路に脱臭フィルターを搭載する構成のものが提案されており、排気除菌に関しては、集塵室内にイソチオシアン酸アリル等の抗微生物剤を搭載する構成するものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１１０６２０号公報

しかしながら、前記の排気経路に脱臭フィルターを搭載する方法では、電気掃除機の吸引量が大きいため、脱臭フィルターと臭気を含む排気空気との接触時間が短くなり、脱臭効率が小さく臭気の低減も小さいという課題を有していた。

また、前記の集塵室内に抗微生物剤を搭載する方法では、抗微生物剤自体が有する臭気が排気に含まれて排出する場合があり、この対策として、抗微生物剤の発生量を閾値以下に制限すると、十分な除菌性能が得られないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、集塵室に連通した浄化箱体を設け、集塵室内の空気を循環させて浄化箱体内で臭気、細菌、カビ等の微生物を低減する電気掃除機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電気掃除機は、集塵部に隣接して光触媒と光触媒励起用光源を備えた浄化箱体を設けたものである。

これにより、集塵室内の空気は、浄化箱体に循環されて、空気に含まれる臭気や細菌等の微生物が低減されることになる。

また、この空気の循環回路は、電動送風機の排気経路とは別経路であるため、電気掃除機の運転、停止に関係なく浄化運転することとなる。

また、さらに、光触媒励起用光源として、オゾン発生タイプを用いると、浄化箱体内だけでなく、集塵室内にもオゾンを放出し、集塵室の塵埃中の臭気、細菌等も直接低減させることとなる。

本発明の電気掃除機は、集塵室内の空気を独立して循環させて脱臭、除菌の浄化操作を実施することにより、電気掃除機運転時の排気のクリーンレベルを大幅に高める電気掃除機とすることができる。

第１の発明は、塵埃を収集する集塵部と、電動送風機と備え、前記集塵部に隣接して光触媒と光触媒励起用光源とを有する浄化箱体を設け、前記浄化箱体と前記集塵室とを複数箇所の連通部で接続し、前記連通部の内、少なくとも一カ所に、送気手段が組み込まれている電気掃除機とした。

そして、前記送気手段により集塵室内の空気が、浄化箱体に導入され、一方、浄化箱体内においては、光触媒が光触媒励起用光源により励起して、光触媒表面に酸化物質を生成した状態になっており、浄化箱体内に流入した空気に含まれる臭気や細菌は、光触媒と接触することで酸化分解され、脱臭、除菌された空気が再度集塵室に戻される。この循環浄化運転を連続的に行うことで、集塵室内の臭気、細菌等は、低減されて、電動送風機運転時の排気のクリーンレベルが向上する。

第２の発明は、特に、第１の発明の送気手段を、電気掃除機の使用前後またはそのどちらかで、一定時間動作させるものであり、送気手段を電気掃除機の使用前に運転して、集塵室内に溜まっている臭気や、細菌等を浄化箱体内で予め分解除去することで、電動送風機を運転開始した直後の高濃度の臭気、細菌等の排出を抑制することができ、また、使用後に前記送気手段を運転すると、集塵室に吸引された直後の塵埃に対して脱臭、除菌することとなり、臭気の増加や、菌の繁殖を抑制することができ、これらの除菌操作を両方または、どちらかを実施することで、排気のクリーンレベルがより高まり、快適な環境で掃除作業することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の光触媒は、シート状の基材に光触媒を担持したものであり、前記シート状の光触媒は浄化箱体の内壁の複数箇所に設置されており、さらに光触媒励起用光源は、前記浄化箱体内の中央部分に設置されている電気掃除機とした。

これにより、シート状の光触媒は、光触媒励起用光源の光をシート面で効率よく受光するため、常に高い酸化分解力を維持できることができ、さらに、浄化箱体内の中央部に紫外線励起用光源を配置することで、シート状の光触媒を浄化箱体内壁に複数配置した場合でも、全ての光触媒に均一に光を照射し、浄化箱体内の酸化分解力をより高めることができる。

第４の発明は、特に、第１または第２の発明の光触媒は、基材上に二酸化チタンを角柱状に結晶成長させたものであり、角柱状に担持された光触媒は、高い比表面積を確保することができ、高い酸化分解力を発現することができるため、臭気や細菌等との接触効率も増加し、浄化箱体内に流入した臭気や細菌等をより短時間に除去することが可能となる。

第５の発明は、特に、第１から第４のいずれか１つの発明の光触媒励起用光源は、波長が４００ｎｍ未満の紫外線を照射するものであり、光触媒として二酸化チタンを用いた場合には、十分な酸化分解力を発現し、集塵室由来の臭気や細菌等を連続的に分解、低減することができる。

第６の発明は、特に、第１から第５のいずれか１つの発明の光触媒励起用光源は、照射波長のピークが２５４ｎｍ付近の紫外線を照射するものであり、紫外線のエネルギーレベルが高まることで、光触媒上に生成する酸化分解物質の生成量が増加し、臭気や細菌等の分解速度がより高まるとともに、２５４ｎｍの紫外線は、細菌等の微生物の遺伝子を破壊しやすいため、浄化箱体内に流入した微生物は、光触媒に接触しなくても、光に当てるだけで低減することができ、除菌効率がさらに高まる。

第７の発明は、特に、第１から第５のいずれか１つの発明の光触媒励起用光源は、照射波長のピークが２５４ｎｍ付近と、１８５ｎｍ付近の紫外線を照射するものであり、浄化箱体内に流入した空気中の酸素は、１８５ｎｍの紫外線を受けると、酸化物質であるオゾンを生成し、さらにオゾンは、２５４ｎｍの紫外線を受けて、さらに活性なスーパーオキサイドアニオンとなるため、浄化箱体よりオゾンとスーパーオキサイドアニオンを含んだ空気が集塵室に排出されることになり、集塵室内の塵埃中の臭気や細菌等に対して、オゾンや活性酸素が直接作用して酸化分解し、集塵室内の臭気と細菌等をさらに短時間に低減できる。

第８の発明は、特に、第７の発明の浄化箱体を流れる空気流の上流側には、オゾン除去材料を設置したものであり、電気掃除機の運転前に送気手段を運転、光触媒励起用光源を点灯してオゾンを発生させて、集塵室内の塵埃中の臭気、細菌等を除去後、集塵室内に残留したオゾンは、集塵室から浄化箱体に流入する際に、オゾン除去材料により速やかに除去されるため、すぐに電気掃除機の運転を開始することができ、臭気、細菌等を低減したクリーンな排気を行うだけでなく、オゾンも室内に排出されることはなく安全に使用できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電気掃除機の構造断面図である。図１において、電気掃除機の本体１内には、集塵室２、および電動送風機３が配置されており、また、本体１前部には、集塵室２と連通して、吸引口４が開口しており、図示はしないが、塵埃を吸引する吸込具を延長管、ホースを介して、吸気口４部に接続し、電動送風機３の作動により、吸引風を発生させて、塵埃を吸引し、集塵室２に貯留する。また、さらに本体１には、前輪５と、一対の後輪６が取り付けられており、床面をスムーズに移動できる。

本実施の形態では、旋回流により塵埃を分離する遠心分離型の集塵室２を有するサイクロン掃除機を用いているが、図１に示すように、吸引口４より流入した塵埃は、集塵室２内の遠心分離筒７内で発生する旋回流により、前記遠心分離筒７壁に沿って螺旋状に移動し、塵埃の大半は、集塵部８に貯留されることとなる。遠心分離で集塵部８に導かれなかった微細な塵埃は、空気流と共に排気側へ流れて行くが、電動送風機３の上流側と、排気部９に設置された除塵手段１０を通過する過程で、除塵される。

集塵室２の下部に設置した浄化箱体１１について、図１、及び図２の浄化箱体１１の要部拡大断面図を参照しながら説明する。浄化箱体１１は、集塵室２と二カ所の連通部１２で接続されており、連通部１２の少なくとも一つには、送気手段１３が組み込まれている。浄化箱体１１内の中央部分には、光触媒励起用光源１４が設置されており、さらに、浄化箱対内の壁面には、前記光触媒励起用光源１４を囲む形で、シート状の光触媒１５を複数枚貼り付けている。

前記送気手段１３としては、ダイアフラムポンプ等が、小型で安定した空気流を発生できる点で好ましい。また、光触媒励起用光源１４としては、冷陰極型の紫外線ランプが小型で、設置性に優れる点で好ましく、また照射する紫外線の波長としては、４００ｎｍ以下であれば、光触媒の励起が起き、光触媒の表面に酸化分解物質が生成する点より好ましいが、脱臭、除菌に十分な酸化分解物質を生成させるために３６５ｎｍ付近の波長を照射するものを用いるとより好ましい。シート状の光触媒１５としては、シート状であるため微視的に比表面積を多く確保できるように光触媒を担持しているものが、塵埃由来の臭気や細菌等ととの接触率が高まる点で好ましく、シリカシート状に、光触媒として二酸化チタンを角柱状に結晶成長させて、粒状光触媒を担持したものより比表面積が大きいアンデス電気製の光触媒シートが前記条件を満たす点から特に好ましく、浄化箱体１１内に複数枚設置した。

また、本体１内には、図示はしないが、電動送風機３、送気手段１３、光触媒励起用光源１４の作動停止を本体１外より操作するための制御及び電気回路が組み込まれており、使用者が任意に操作することが可能である。

以上のように構成された電気掃除機を用いて、本発明の効果を調べた。

（実験例１）
上記の掃除機を用いて、掃除作業の前後で、送気手段１３と光触媒励起用光源１４を作動させて、集塵室２内の空気を浄化箱体１１内に導入する浄化操作を、各々５分間実施して、実際の居住空間の床掃除を１５分間行った。対照実験として集塵室内の浄化手段を搭載しない電気掃除機でも、居住空間の床掃除を１５分間行った。この掃除実験を、排気臭気に対して官能的に意識しながら、各々の電気掃除機の集塵室２が塵埃で満杯となる１４日間まで続けた。その結果、対象実験の電気掃除機は、５日目くらいから排気の臭気が気になったが、本実施の形態の電気掃除機の方は１４日目の試験終了時点でも、排気の臭気が気になることはなかった。

次にこれらの電気掃除機を、１ｍ³の密閉チャンバー内にセットし、３０秒間運転させた。チャンバー内の空気を官能評価パネラー６名で、におい嗅ぎ官能評価を行った。結果は、本実施の形態は、平均の臭気強度が１．７であったのに対して、対照実験の平均の臭気強度は２．８であり、定量的にも臭気強度が低減されていることを確認した。

また、本実施の形態と対象実験の集塵室２内の塵埃は、どちらもほぼ４０ｇ吸引していたが、これらの塵埃中の細菌数を調べるため、それぞれの塵埃から５ｇづつ採取し、生理食塩水２０ｍｌ中に前記塵埃を投入して十分に攪拌し、攪拌後の液を０．２ｍｌ標準寒天培地に塗り込んだものを、３５℃、４０ｈｒ培養した。

結果は、対象実験の塵埃に比べ、本実施の形態の塵埃中の菌数は、９０％少なくなっており、細菌の減少が確認された。

以上の結果より、本実施の形態のように、掃除作業の前後で、集塵室２内の空気を浄化箱体１１を介して循環させて、臭気や細菌等を含んだ空気を、浄化箱体１１内の光触媒１５と接触させて酸化分解させることにより、集塵室２内の臭気や細菌等は低減し、掃除作業時に電動送風機３の運転により排気部９より排出される空気は、においや細菌等が低減されたクリーンレベルの高いものであるため、快適な環境で掃除作業が可能となる。

また、尚、除塵手段１０に脱臭材料を担持したものを用いると、更に排気に含まれる臭気レベルを低減することができる。

（実験例２）
光触媒励起用光源１４として、２５４ｎｍの波長を照射する紫外線照射ランプを搭載させて、実験例１と同様の測定を行った。

結果は、排気臭の評価において、本実施の形態の平均の臭気強度が１．２まで低下し、塵埃中の細菌数は、対照実験の塵埃に比べ、９８％とより少なくなった。

以上の結果より、実験例１で用いた３６５ｎｍ波長の紫外線ランプよりエネルギーレベルの高い２５４ｎｍ波長のランプを用いたことで、光触媒の活性が増加したため、臭気や細菌等の酸化分解能力が増加したのに加えて、生物の遺伝子は２５４ｎｍの波長を吸収し易く容易に遺伝子を破壊する特性があるため、この特性も細菌等の除菌率増加に寄与していることが確認できた。

（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

本実施の形態では、図３の浄化箱体１１の要部拡大断面図に示すように、本実施の形態１の浄化箱体１１において、光触媒励起用光源１４として、１８５ｎｍと２５４ｎｍの波長を照射する紫外線ランプを設置し、浄化箱体１１に流れる気流の上流側に、オゾン除去材料１６を設置したものである。

光触媒励起用光源１４は、照射する１８５ｎｍの波長が、空気中の酸素をオゾンに変化させる特性があり、さらに２５４ｎｍ波長が、生成したオゾンを、化学的に不安定で酸化力の高いスーパーオキサイドアニオンに変化させる特性を有し、酸化力を有する前記オゾンとスーパーオキサイドアニオンの２種類の酸化物質を気相中に発生させることができるため、集塵室２中の塵埃に直接的に浄化作用を与えることができる点で好ましい。

オゾン除去材料１６としては、オゾンと接触して、電子の受け渡しを行い、不活性な酸素分子に変化させることができる半導体的な特性を有する活性炭や、遷移金属の酸化物等を用いるのが好ましい。本実施の形態では、脱臭特性も考慮し、ハニカム基材に吸着剤と金属酸化物を担持したものを浄化箱体１１の上流側に設置した。

実施の形態１と同様に、掃除実験を１４日間行い、対照実験と比較したところ、排気臭の平均臭気強度は０．５と無臭レベルまで低下し、また、塵埃中の細菌数は、対照実験の塵埃中の菌数に比べ９９．７％まで低下し、大幅な脱臭、除菌効果が確認できた。

また、５分間の浄化操作後の電動送風機３作動時の排気に含まれるオゾン濃度を測定した結果、オゾン濃度は０．０１ｐｐｍ未満であり、安全上問題ないレベルであることが確認できた。

以上の結果より、光触媒励起用光源１４として、酸化力の高いオゾンや、スーパーオキサイドアニオンを生成するものを用いることで、浄化箱体１１内だけでなく、集塵室２中の塵埃の臭気や、細菌等に直接的に除去作用を与えることができ、また、集塵室２中に残留したオゾン等の酸化物質は、送気手段１３による循環気流で、浄化箱体１１内に回収される際、オゾン除去材料１６を通過して除去されるので、掃除作業時に、電気掃除機本体より居住空間に排出されることはなく、電気掃除機運転時の排気のクリーンレベルを最大限に高めることができ、使用者はニオイや、菌の問題を気にせずに掃除作業に従事することができる。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、掃除作業の前後またはそのどちらか一方で、集塵室内の空気の浄化操作を行うことで、掃除作業時のクリーンな排気を実現することができ、空気調和機、冷蔵庫の脱臭、除菌技術としても応用することができる。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の構造断面図 同、電気掃除機の浄化箱体の要部拡大断面図 本発明の実施の形態２における電気掃除機の浄化箱対の要部拡大断面図

符号の説明

２ 集塵室
３ 電装送風機
１１ 浄化箱体
１２ 連通部
１３ 送気手段
１４ 光触媒励起用光源
１５ 光触媒
１６ オゾン除去材料

Claims (8)

1. 塵埃を収集する集塵部と、電動送風機と備え、前記集塵部に隣接して光触媒と光触媒励起用光源とを有する浄化箱体を設け、前記浄化箱体と前記集塵室とを複数箇所の連通部で接続し、前記連通部の内、少なくとも一カ所に、送気手段が組み込まれている電気掃除機。
2. 送気手段及び光触媒励起用光源は、電気掃除機の使用前後またはそのどちらかにおいて、一定時間作動させる請求項１に記載の電気掃除機。
3. 光触媒は、シート状の基材に光触媒を担持したものであり、前記シート状の光触媒は浄化箱体の内壁の複数箇所に設置されており、さらに光触媒励起用光源は、前記浄化箱体内の中央部分に設置されている請求項１または２に記載の電気掃除機。
4. 光触媒は、基材上に二酸化チタンを角柱状に結晶成長させたものである請求項１または２に記載の電気掃除機。
5. 光触媒励起用光源は、波長が４００ｎｍ未満の紫外線を照射する請求項１から４のいずれか１項に記載の電気掃除機。
6. 光触媒励起用光源は、照射波長のピークが２５４ｎｍ付近の紫外線を照射する請求項１から５のいずれか１項に記載の電気掃除機。
7. 光触媒励起用光源は、照射波長のピークが２５４ｎｍ付近と、１８５ｎｍ付近の紫外線を照射する請求項１から５のいずれか１項に記載の電気掃除機。
8. 浄化箱体を流れる空気流の上流側には、オゾン除去材料を設置した、請求項７に記載の電気掃除機。

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