JP2005300111A - 空気清浄ユニット、空気調和装置、および空気調和システム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の課題は、臭気分子、塵埃、菌、およびウィルスを分解、死滅、あるいは不活化する速度を高めることができる空気清浄ユニットおよび空気調和装置を提供することにある。
【解決手段】 空気清浄ユニット３０，４３０は、吸着部および活性種生成部３２を備える。吸着部は、空気に浮遊する塵埃、臭気分子、ウィルス、および菌の少なくとも１つを吸着する。活性種生成部３２は、活性種を生成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空気を清浄する空気清浄ユニット、空気調和装置、および空気調和システムに関する。

近年、空気に浮遊する臭気、塵埃、菌、およびウィルスなどを除去処理する空気清浄機が普及している。このような空気清浄機の中には、オゾンを利用して臭気分子、塵埃、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化するものまで存在する。通常、オゾンは、オゾン発生器によって生じ、近傍に存在する臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する。このため、屋内の空気だけではなく空気清浄機の内部も清潔に保たれ、二次感染などが発生するおそれを低減することができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−６５９０８号公報

ところで、最近、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化させる速度のさらなる向上が望まれている。
本発明の課題は、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する速度を高めることができる空気清浄ユニットおよび空気調和装置を提供することにある。

第１発明に係る空気清浄ユニットは、吸着部および活性種生成部を備える。吸着部は、空気に浮遊する塵埃、臭気分子、ウィルス、および菌の少なくとも１つを吸着する。なお、ここにいう「吸着部」とは、例えば、アパタイト、ゼオライト、または活性炭などの吸着剤などである。また、ここにいう「アパタイト」とは、化学式Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸａ（ここで、Ａは、Ｃａ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｌａ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｍｇなどの各種の金属原子を表す。Ｂは、Ｐ，Ｓなどの原子を表す。Ｘは、水酸基（−ＯＨ）やハロゲン原子（例えば、Ｆ，Ｃｌ）などである。）で表される物質であり、代表的なものとしてハイドロキシアパタイト、フルオロアパタイト、およびクロロアパタイト、ならびにリン酸三カルシウムおよびリン酸水素カルシウムなどがある。これらの中でも、Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂で示されるカルシウムハイドロキシアパタイトは、カチオンともアニオンともイオン交換し易いため吸着性に富んでおり、特にタンパク質などの有機物を吸着する能力に優れている。加えて、カルシウムハイドロキシアパタイトは、カビや細菌などを強力に吸着することによって、それらの増殖を阻止ないし抑制し得ることが知られている。活性種生成部は、活性種を生成する。なお、この活性種は、塵埃、臭気分子、ウィルス、および菌の少なくとも１つを分解、死滅、または不活化する。また、ここにいう「活性種生成部」とは、例えば、グロー放電器、バリア放電器、およびストリーマ放電器などである。また、ここにいう「活性種」とは、例えば、高速電子、イオン、オゾン、ヒドロキシラジカルなどのラジカル種や、その他の励起分子（励起酸素分子、励起窒素分子、励起水分子）などである。

ここでは、吸着部が、空気に浮遊する塵埃、臭気分子、ウィルス、および菌の少なくとも１つを吸着する。そして、活性種生成部が、活性種を生成する。高速電子、イオン、ヒドロキシラジカルなどのラジカル種などは、オゾンよりもその反応活性が高いといわれている。このため、この空気清浄ユニットでは、活性種を吸着部に供給することができれば、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する速度を高めることができる。

第２発明に係る空気清浄ユニットは、第１発明に係る空気清浄ユニットであって、活性種供給部をさらに備える。活性種供給部は、活性種を吸着部に供給する。なお、ここにいう「活性種供給部」とは、例えば、送風機などである。
ここでは、活性種供給部が、活性種を吸着部に供給する。このため、この空気清浄ユニットでは、吸着部と活性種生成部とが離れていても、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化することができる。

第３発明に係る空気清浄ユニットは、第１発明に係る空気清浄ユニットであって、活性種生成部は、放電電極と対向電極とを有する。吸着部は、放電電極および対向電極の少なくとも一方に担持される。
一般に、放電電極と対向電極とに高電圧が印加されると、両電極間に放電場が生じ、その放電場内にある物質が活性化され活性種となる。この活性種は、吸着部に供給されることによって、その吸着部に吸着されている塵埃、臭気分子、ウィルス、または菌などを分解、死滅、または不活化するが、この活性種の中には、非常に寿命が短いものも存在する。なお、活性が高いものほどその傾向が高い。

ここでは、吸着部が、放電電極および対向電極の少なくとも一方に担持される。このため、この空気清浄ユニットでは、非常に活性の高い活性種を高濃度で吸着部に提供することができる。したがって、この空気清浄ユニットでは、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する速度をさらに高めることができる。
第４発明に係る空気清浄ユニットは、第１発明に係る空気清浄ユニットであって、エアフィルタをさらに備える。エアフィルタは、空気をろ過する。吸着部は、エアフィルタに担持される。

ここでは、吸着部が、エアフィルタに担持される。このため、この空気清浄ユニットでは、菌やウィルスなどの捕集効率を高めることができる。
第５発明に係る空気清浄ユニットは、第４発明に係る空気清浄ユニットであって、活性種生成部は、放電電極と対向電極とを有する。そして、エアフィルタは、放電電極および対向電極の少なくとも一方に密接する。

ここでは、エアフィルタが、放電電極および対向電極の少なくとも一方に密接する。このため、この空気清浄ユニットでは、非常に活性の高い活性種を高濃度で吸着部に提供することができる。したがって、この空気清浄ユニットでは、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する速度をさらに高めることができる。
第６発明に係る空気清浄ユニットは、第１発明から第５発明のいずれかに係る空気清浄ユニットであって、吸着部は、アパタイトを含む。なお、ここにいう「アパタイト」とは、化学式Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸａ（ここで、Ａは、Ｃａ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｌａ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｍｇなどの各種の金属原子を表す。Ｂは、Ｐ，Ｓなどの原子を表す。Ｘは、水酸基（−ＯＨ）やハロゲン原子（例えば、Ｆ，Ｃｌ）などである。）で表される物質であり、代表的なものとしてハイドロキシアパタイト、フルオロアパタイト、およびクロロアパタイト、ならびにリン酸三カルシウムおよびリン酸水素カルシウムなどがある。これらの中でも、Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂で示されるカルシウムハイドロキシアパタイトは、カチオンともアニオンともイオン交換し易いため吸着性に富んでおり、特にタンパク質などの有機物を吸着する能力に優れている。加えて、カルシウムハイドロキシアパタイトは、カビや細菌などを強力に吸着することによって、それらの増殖を阻止ないし抑制し得ることが知られている。

ここでは、吸着部が、アパタイトを含む。このため、臭気分子、菌、およびウィルスなどを強力に吸着することができる。したがって、この空気清浄ユニットでは、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する効率を高めることができる。
第７発明に係る空気清浄ユニットは、第６発明に係る空気清浄ユニットであって、アパタイトは、光触媒機能を有するアパタイトである。なお、ここにいう「光触媒機能を有するアパタイト」とは、例えば、カルシウムヒドロキシアパタイトの一部のカルシウム原子がイオン交換などの手法によってチタン原子に置換されたアパタイトなどである。

ここでは、アパタイトが、光触媒機能を有するアパタイトである。この光触媒機能を有するアパタイトは、紫外線のみならず活性種によってもその光触媒機能が活性化されることが知られている。したがって、この空気清浄ユニットでは、活性種のみならず、光触媒反応によって生成するヒドロキシラジカルなどの活性種も臭気分子、菌、およびウィルスなどの分解、死滅、あるいは不活化に寄与させることができる。したがって、この空気清浄ユニットでは、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する効率をさらに高めることができる。

第８発明に係る空気清浄ユニットは、第６発明または第７発明に係る空気清浄ユニットであって、吸着部は、光半導体触媒をさらに含む。なお、ここにいう「光半導体触媒」とは、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、および酸化鉄などに代表される金属酸化物、Ｃ₆₀などのフラーレンに代表される炭素系の光半導体触媒、遷移金属からなるナイトライド、オキシナイトライドなどである。

ここでは、吸着部が、光半導体触媒をさらに含む。この光半導体触媒は、紫外線のみならず活性種によってもその光触媒機能が活性化されることが知られている。したがって、この空気清浄ユニットでは、活性種のみならず、光触媒反応によって生成するヒドロキシラジカルなどの活性種も臭気分子、菌、およびウィルスなどの分解、死滅、あるいは不活化に寄与させることができる。したがって、この空気清浄ユニットでは、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する効率をさらに高めることができる。

第９発明に係る空気清浄ユニットは、第１発明から第８発明のいずれかに係る空気清浄ユニットであって、活性種生成部は、ストリーマ放電器である。なお、ここにいう「ストリーマ放電器」とは、ストリーマ放電を行うための機器である。また、ここにいう「ストリーマ放電」とは、放電端の先端から対向電極まで微小アークが連続することにより、発光を伴ったプラズマ柱として形成されるものである。また、このストリーマ放電が行われると、放電空間に低温プラズマが発生し、この低温プラズマによって活性種（被処理空気中に含まれる臭気物質や有害物質等の被処理成分に作用する因子）として高速電子、イオン、オゾン、ヒドロキシラジカル等のラジカルや、その他励起分子（励起酸素分子、励起窒素分子、励起水分子等）などが生成される。

ここでは、活性種生成部が、ストリーマ放電器である。ストリーマ放電器は、一般にグロー放電器やバリア放電器などよりも強い放電場を作り出すことができるといわれている。このため、ストリーマ放電器は、他のプラズマ生成器よりも高エネルギーレベルの活性種を生成することができる。したがって、空気清浄ユニットでは、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する速度をさらに高めることができる。

第１０発明に係る空気調和装置は、調和空気を屋内に供給するための空気調和装置であって、送風部および空気清浄ユニットを備える。送風部は、空気を屋内に吹き出す。空気清浄ユニットは、請求項１から９のいずれかに記載の空気清浄ユニットである。
ここでは、送風部が、空気を屋内に吹き出す。そして、空気清浄ユニットが、請求項１から９のいずれかに記載の空気清浄ユニットである。このため、この空気調和装置では、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する速度を高めることができる。

第１１発明に係る空気調和装置は、第１０発明に係る空気調和装置であって、活性種生成部は、吸着部の空気流れ方向上流側に配置される。
ここでは、活性種生成部が、吸着部の空気流れ方向上流側に配置される。このため、活性種生成部から生じる活性種が空気流れに乗って吸着部に供給される。したがって、この空気調和装置では、吸着部を放電場から離れたところに配置することができる。ただし、その距離は、活性種の寿命を考慮して決定する必要がある。

第１２発明に係る空気調和システムは、調和空気を屋内に供給するための空気調和システムであって、送風部および空気清浄ユニットを備える。送風部は、空気を屋内に吹き出す。空気清浄ユニットは、請求項１から９のいずれかに記載の空気清浄ユニットである。
ここでは、送風部が、空気を屋内に吹き出す。そして、空気清浄ユニットが、請求項１から９のいずれかに記載の空気清浄ユニットである。このため、この空気調和システムでは、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する速度を高めることができる。

第１発明に係る空気清浄ユニットでは、活性種を吸着部に供給することができれば、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する速度を高めることができる。
第２発明に係る空気清浄ユニットでは、吸着部と活性種生成部とが離れていても、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化することができる。

第３発明に係る空気清浄ユニットでは、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する速度をさらに高めることができる。
第４発明に係る空気清浄ユニットでは、菌やウィルスなどの捕集効率を高めることができる。
第５発明に係る空気清浄ユニットでは、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する速度をさらに高めることができる。

第６発明に係る空気清浄ユニットでは、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する効率を高めることができる。
第７発明に係る空気清浄ユニットでは、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する効率をさらに高めることができる。
第８発明に係る空気清浄ユニットでは、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する効率をさらに高めることができる。

第９発明に係る空気清浄ユニットでは、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する速度をさらに高めることができる。
第１０発明に係る空気調和装置では、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する速度を高めることができる。
第１１発明に係る空気調和装置では、吸着部を放電場から離れたところに配置することができる。

第１２発明に係る空気調和システムでは、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する速度を高めることができる。

＜第１実施形態＞
［空気清浄機の全体構成］
本発明の一実施の形態が採用される空気清浄機１の外観図を図１に示す。
空気清浄機１は、ビルや住宅などの室内空気を清浄し清浄後の空気を室内に送風することにより、室内を快適な環境に保つ。この空気清浄機１は、ケーシング１０、送風機構２０（図２参照）、制御部５０（図４参照）、およびフィルタユニット３０（図２参照）を備えている。

［空気清浄機の構成要素］
（１）ケーシング
ケーシング１０は、空気清浄機１の外表面を構成し、送風機構２０、制御部５０、およびフィルタユニット３０を内包する。ケーシング１０は、本体部１１および正面パネル１２を有している。

Ａ．本体部
本体部１１は、上面吸い込み口１３、側面吸い込み口１４、および吹き出し口１５を有している。上面吸い込み口１３および側面吸い込み口１４は、空気清浄機１内において室内空気を清浄するために、室内空気を空気清浄機１内に吸い込むための略矩形の開口である。上面吸い込み口１３は、吹き出し口１５が設けられる面と同じ本体部１１上面の正面側端部に設けられる。側面吸い込み口１４は、本体部１１の側面に左右それぞれ設けられる一対の開口である。吹き出し口１５は、本体部１１上面の背面側端部に設けられる。吹き出し口１５は、清浄後の空気を空気清浄機１から室内に向かって吹き出すための開口である。

Ｂ．正面パネル
正面パネル１２は、本体部１１の前方に設けられ、本体部１１の内部に設置されるフィルタユニット３０を覆っている。正面パネル１２は、正面吸い込み口１６および表示パネル開口１７を有している。正面吸い込み口１６は、正面パネル１２の略中央部に設けられる室内空気を空気清浄機１内に吸い込むための略矩形の開口である。表示パネル開口１７は、後述する表示パネル５６がケーシング１０外部から目視できるように設けられている。

（２）送風機構
送風機構２０は、各吸い込み口（上面吸い込み口１３、側面吸い込み口１４および正面吸い込み口１６）から室内空気を吸い込み、吹き出し口１５から清浄後の空気を吹き出す。この送風機構２０は、ケーシング１０の内方に設けられ、各吸い込み口から吸い込んだ室内空気がフィルタユニット３０を通過するように構成されている。また、送風機構２０は、図２に示されるように、ファンモータ２１および送風ファン２２を備えている。この送風ファン２２は、ファンモータ２１によって回転駆動される。ファンモータ２１としては、インバータ回路により周波数制御されるインバータモータが採用される。送風ファン２２としては、遠心ファンが採用される。

（３）制御部
空気清浄機１は、さらに、マイクロプロセッサで構成される制御部５０を備えている。図４に示されるように、制御部５０には、制御プログラムや各種パラメータが格納されるＲＯＭ５１、処理中の変数などを一時的に格納するＲＡＭ５２などが接続されている。
また、制御部５０には、温度センサ５３、湿度センサ５４、およびダストセンサ５５などの各種センサ類が接続されており、各センサの検出信号が入力される。ダストセンサ５５は、導入される空気中に光を照射し、空気中に含まれる煙、ホコリ、花粉、その他の粒子によって乱射されて受光素子に到達した光量を検出して、粉塵などの粒子濃度を測定することができる。

さらに、制御部５０には、表示パネル５６が接続されている。表示パネル５６は、運転モード、各種センサによるモニタ情報、タイマ情報、メンテナンス情報などを表示し、使用者などが外部から表示パネル開口１７を介して目視できるようになっている。また、この表示パネル５６は、液晶表示パネル・ＬＥＤ・その他の表示素子またはこれらの組み合わせで構成することが可能である。

さらに、制御部５０は、ファンモータ２１に接続されており、使用者の操作や各種センサの検出結果などに応じて、これらの装置の稼働を制御することができる。
（４）フィルタユニット
フィルタユニット３０は、ケーシング１０の内部に設けられ、各吸い込み口１３，１４，１６から吸い込んだ室内空気に含まれる微粒子を除去する。図２に示されるように、フィルタユニット３０は、プレフィルタ３１、放電部３２、光触媒フィルタ３３、プラズマ触媒フィルタ３４を有している。フィルタユニット３０は、各吸い込み口１３，１４，１６から吸い込んだ室内空気がプレフィルタ３１、放電部３２、光触媒フィルタ３３、プラズマ触媒フィルタ３４の順にフィルタユニット３０内を通過するように構成されている。

Ａ．プレフィルタ
プレフィルタ３１は、送風機構２０によりケーシング１０内に吸い込まれる空気から比較的大きな塵埃などを除去するためのフィルタである。プレフィルタ３１は、ネット部３１０と、フレーム３１１とを有している（図５参照）。ネット部３１０は、ポリプロピレン（以下、ＰＰという）製の糸状の樹脂網であって、ケーシング１０内に吸い込まれる空気に含まれる比較的大きな塵埃などが付着する。また、ネット部３１０を構成する繊維は、図６に示されるように、ＰＰによって構成される芯３１０ａと同じくＰＰによって構成される被覆層３１４とからなる。被覆層３１４には、可視光線型の光触媒３１２とカテキン３１３とが空気側に露出するように担持されている。可視光線型の光触媒３１２は、可視光線により光触媒作用が活性化される酸化チタンなどを含んでおり、ネット部３１０に付着する塵埃などに含まれるカビ菌や細菌などの菌やウィルスを除去する。カテキンは、ポリフェノールの一種であって、エピカテキン、エピガロカテキン、エピカテキンガレート、エピガロカテキンガレートなどの総称である。このカテキンは、ネット部３１０に付着する塵埃などに含まれるカビ菌や細菌などの菌の繁殖を抑制したりウィルスを不活化したりする。

Ｂ．放電部
放電部３２は、図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）に示されるように、主に、対向電極３２２、イオン化線３２１、およびストリーマ放電電極３２３から構成される。対向電極３２２は、方形波形状の断面を有する金属板であって、実質的に電極として機能する実電極部３２２ａと複数のスリット部３２２ｂとから成る。なお、スリット部３２２ｂは、空気を後方側に流す役割を果たす（図３（ａ）の白抜き矢印参照）。イオン化線３２１は、対向電極３２２の空気流れ方向（図３（ａ）の白抜き矢印参照）上流側に配置される。なお、このとき、イオン化線３２１は、実電極部３２２ａ間に１つずつ配置される。また、このイオン化線３２１は、微小径のタングステン線材などによって形成され、放電電極として用いられる。ストリーマ放電電極３２３は、電極棒３２３ａと針電極３２３ｂとから成る。針電極１５２は、電極棒１５１にほぼ直交するように固定される。そして、このストリーマ放電電極３２３は、図３（ｃ）に示されるように、対向電極３２２の空気流れ方向（図３（ｃ）の白抜き矢印参照）下流側に配置される。なお、このとき、ストリーマ放電電極３２３は、針電極３２３ａが対向電極３２２の実電極部３２２ａと対向するように配置される。

なお、これらの電極３２１，３２２，３２３のうち、対向電極３２２とイオン化線３２１とは、プレフィルタ３１を通過した空気中に浮遊している比較的小さな塵埃を耐電させる役割を担う。一方、対向電極３２２とストリーマ放電電極３２３とは、後述するチタンアパタイト担持フィルタ３３１に供給する活性種を生成する役割を担う。以下、それぞれの電極の組合せについて詳述する。

（対向電極とイオン化線）
この放電部３２において、イオン化線３２１と実電極部３２２ａとの間に高電圧が印加されると、両電極３２１，３２２間に放電が生じる。この結果、両電極３２１，３２２間を通過する塵埃などがプラス電荷に帯電される。そして、帯電された塵埃は、スリット部３２２ｂを介して後方に供給され、後述する静電フィルタ３３０によって静電吸着される。また、この際、塵埃に含まれるウィルスや菌なども帯電されるため、後述するチタンアパタイトへのウィルスや菌の吸着効率が高まる。

（対向電極とストリーマ放電電極）
この放電部３２において、ストリーマ放電電極３２３と対向電極３２２との間に直流、交流、またはパルスの放電電圧が印加されると、両電極３２２，３２３間に図３（ｄ）に示されるようなストリーマ放電が生じる。このようにして、ストリーマ放電が生じると、放電場に低温プラズマが生成する。そして、この低温プラズマにより、高速電子、イオン、オゾン、ヒドロキシラジカルなどのラジカル種や、その他の励起分子（励起酸素分子、励起窒素分子、励起水分子）などが生成される。そして、これらの活性種は、空気流れに乗ってチタンアパタイト担持フィルタ３３１に供給される。

なお、これらの活性種は、非常にエネルギーレベルが高く、チタンアパタイト担持フィルタ３３１に到達する前であっても、空気に含まれるアンモニア類や、アルデヒド類、窒素酸化物など小さな有機分子を分解・消臭する能力を有する。
Ｃ．光触媒フィルタ
光触媒フィルタ３３の断面図の一部を図７に示す。光触媒フィルタ３３は、複数回分の長さを巻き込んだロール状とされており、使用中の面が汚れた場合に引き出して汚れた部分をカットするような構成となっている。この光触媒フィルタ３３は、静電フィルタ３３０およびチタンアパタイト担持フィルタ３３１を張り合わせて形成されている。なお、この光触媒フィルタ３３は、静電フィルタ３３０が送風機構２０による空気流れの上流側に、チタンアパタイト担持フィルタ３３１が空気流れの下流側に面するように配置される。静電フィルタ３３０は、放電部３２で帯電させられた塵埃などを吸着する。チタンアパタイト担持フィルタ３３１には、静電フィルタ３３０を通過する塵埃などが付着する。なお、このチタンアパタイト担持フィルタ３３１は、プレフィルタ３１と同様に、チタンアパタイトを担持させたＰＰの繊維から形成されている。なお、チタンアパタイトとは、カルシウムヒドロキシアパタイトの一部のカルシウム原子がイオン交換などの手法によってチタン原子に置換されたアパタイトである。このチタンアパタイトは、塵埃などに含まれるウィルスやカビ菌、細菌などを特異的に吸着する性質を有する。そして、このチタンアパタイトは、放電部３２から供給される活性種により光触媒機能が活性化され、ウィルスやカビ菌、細菌などを不活化または死滅させる。

Ｄ．プラズマ触媒フィルタ
プラズマ触媒フィルタ３４には、アナターゼ型の二酸化チタンが担持されている。プラズマ触媒フィルタ３４では、光触媒フィルタ３３に吸着されなかった空気中のウィルスや菌などを吸着する。このプラズマ触媒フィルタ３４では、吸着された菌やウィルスなどが活性種により活性化された二酸化チタンによって死滅あるいは不活化される。

［本空気清浄機の特徴］
（１）
第１実施形態に係る空気清浄機１では、チタンアパタイトが、空気に浮遊する塵埃、臭気分子、ウィルス、または菌などを吸着する。また、放電部３２が、活性種を生成する。そして、その活性種は、送風機構２０がつくり出す空気流れに乗って光触媒フィルタ３３に担持されるチタンアパタイトに供給される。高速電子、イオン、ヒドロキシラジカルなどのラジカル種などは、オゾンよりもその反応活性が高いといわれている。このため、この空気清浄機１では、臭気分子、菌、およびウィルスを分解、死滅、あるいは不活化する速度を高めることができる。

（２）
第１実施形態に係る空気清浄機１では、チタンアパタイトが、光触媒フィルタ３３に担持される。このため、この空気清浄機１では、臭気分子、菌、およびウィルスを強力に吸着することができる。また、チタンアパタイトは、紫外線のみならず活性種によってもその光触媒機能が活性化されることが知られている。このため、この空気清浄機１では、活性種のみならず、光触媒反応によって生成するヒドロキシラジカルなどの活性種も臭気分子、菌、およびウィルスの分解、死滅、あるいは不活化に寄与させることができる。したがって、この空気清浄機１では、臭気分子、菌、およびウィルスを高効率に分解、死滅、あるいは不活化することができる。

（３）
第１実施形態に係る空気清浄機１では、ストリーマ放電が生じる。ストリーマ放電は、一般にグロー放電やバリア放電などよりも強い放電場を作り出すことができるといわれている。このため、ストリーマ放電が生じれば、他のプラズマ放電で生成する活性種よりも高いエネルギーレベルの活性種を生成する。したがって、空気清浄機１では、臭気分子、菌、およびウィルスを高速に分解、死滅、あるいは不活化することができる。

［変形例］
（Ａ）
第１実施形態に係る空気清浄機１では、放電部３２の空気流れ方向下流側に光触媒フィルタ３３を配置したが、光触媒フィルタ３３は、図８および図９に示すように、対向電極３２２とストリーマ放電電極との間に配置してもよい。さらに、光触媒フィルタ３３は、対向電極３２２に密接するように配置してもかまわない。

（Ｂ）
第１実施形態に係る空気清浄機１では、放電部３２の空気流れ方向下流側に光触媒フィルタ３３を配置したが、これに代えて、対向電極３２２のストリーマ放電電極３２３と対向する面にチタンアパタイトをコーティングなどしてもよい。この活性種の中には非常に寿命が短いものも存在し、活性が高い活性種ほどその傾向が高い。したがって、空気清浄機をこのような構成にすれば、非常に活性の高い活性種を高濃度でチタンアパタイトに供給することができる。したがって、臭気分子、菌、およびウィルスなどを分解、死滅、あるいは不活化する速度をさらに高めることができる。

（Ｃ）
第１実施形態に係る空気清浄機１では、ストリーマ放電を利用して活性種を生成したが、グロー放電やバリア放電などを利用して活性種を生成してもよい。なお、グロー放電を利用する場合は、放電電極にチタンアパタイトをコーティングしてもよい。また、バリア放電を利用する場合は、放電場領域の絶縁材にチタンアパタイトをコーティングしてもよい。なお、図１０（ａ）にはバリア放電の様子を表す図を、図１０（ｂ）にはグロー放電の様子を表す図を示している。

（Ｄ）
第１実施形態に係る空気清浄機１では、光触媒フィルタ３３にチタンアパタイトが担持されたが、チタンアパタイトと、従来の光半導体触媒との混合物が光触媒フィルタ３３に担持されてもよい。なお、ここにいう「従来の光半導体触媒」とは、例えば、二酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、および酸化鉄などに代表される金属酸化物、Ｃ₆₀などのフラーレンに代表される炭素系の光半導体触媒、遷移金属からなるナイトライド、オキシナイトライドなどである。

（Ｅ）
第１実施形態に係る空気清浄機１では、光触媒フィルタ３３にチタンアパタイトが担持されたが、アパタイトが光触媒フィルタ３３に担持されてもかまわない。なお、ここにいう「アパタイト」とは、例えば、ハイドロキシアパタイト、フルオロアパタイト、およびクロロアパタイト、ならびにリン酸三カルシウムおよびリン酸水素カルシウムなどである。

（Ｆ）
第１実施形態に係る空気清浄機１では、光触媒フィルタ３３にチタンアパタイトが担持されたが、従来の光半導体触媒とアパタイトとの混合物が光触媒フィルタ３３に担持されてもかまわない。
（Ｇ）
第１実施形態に係る空気清浄機１では、光触媒フィルタ３３を形成する繊維の被覆層にチタンアパタイトが担持されたが、光触媒フィルタ３３の空気流れ下流側の表面にチタンアパタイト３３４が担持あるいはコーティングされてもよい。

（Ｈ）
第１実施形態では、本発明を空気清浄機１に適用しているが、図１１に示すような冷暖房を行う空気調和機１００に本発明を適用してもよい。
この空気調和機１００は、調和された空気を室内に供給するための装置であって、室内の壁面などに取り付けられる室内機１０１と、室外に設置される室外機１０２とを備えている。室内機１０１には、室内の空気を空気調和機１００内に取り込むための吸い込み口１０５が設けられており、この吸い込み口１０５の内側にフィルタユニット（図示せず）が装備される。このフィルタユニットに対して本発明を適用した場合にも、フィルタユニットに付着および吸着されるウィルスやカビ菌、細菌などが除去されるため、悪臭の発生や空気の汚染が起こることを抑えられる。

＜第２実施形態＞
［空気清浄システムの全体構成］
本発明の一実施の形態が採用される空気調和システム４００のシステム構成図を図１２に示す。
空気調和システム４００は、図１２に示されるように、主に、外気導入ダクト４１１、外気導入ダンパ４６１、第１ダクト４１２、ダクト式空調ユニット４４０、送風機４２０、第２ダクト４１３、フィルタユニット４３０、第３ダクト４１４、および排気ダクト４１５から構成される。

［空気調和システムの構成要素］
（１）外気導入ダクト
外気導入ダクト４１１は、屋外に通じており、屋外から室内へ空気ＯＡを導入するために設けられている。なお、この外気導入ダクト４１１の一端は屋外に面しており、そこにはプレフィルタ４９０が設けられている。このプレフィルタ４９０は、比較的大きな塵埃を除去するためのフィルタである。また、この外気導入ダクト４１１のもう一端には、第１ダクト４１２および第３ダクト４１４が配管接続されている。また、その接続点には外気導入ダンパ４６１が設けられている。

（２）外気導入ダンパ
外気導入ダンパ４６１は、外気導入ダクト４１１と第１ダクト４１２との接続点に設けられる。外気導入ダンパ４６１は、第１状態と第２状態とに切り替えが可能となっている。第１状態（実線の状態）では、外気導入が遮断される。第２状態（点線の状態）では、外気導入が行われる。したがって、第１状態での主な空気の流れとしては、ＲＡ→ＣＡ１→ＣＡ２→ＳＡ→ＲＡ（図１２の白抜き矢印参照）となる。また、第２状態での主な空気の流れとしては、ＲＡ＋ＯＡ→ＣＡ１→ＣＡ２→ＳＡ→ＲＡ→ＲＡ＋ＯＡ（図１２の白抜き矢印参照）となる。

（３）第１ダクト
第１ダクト４１２は、その一端が外気導入ダクト４１１および第３ダクト４１４に配管接続されており、他端が送風機４２０の入口に配管接続されている。また、この第１ダクト４１２には、その間に、ダクト式空調ユニット４４０が設けられる。なお、このダクト式空調ユニット４４０には、還気ＲＡと屋内の空気の混合空気、または還気ＲＡ、外気ＯＡおよび屋内の空気の混合空気が供給されることとなる。

（４）ダクト式空調ユニット
ダクト式空調ユニット４４０は、第１ダクト４１２の間に設けられ、内部に、図示しない送風ファンと熱交換器とを備える。送風ファンは、外気導入時に、外気導入ダクト４１１および第１ダクト１１２を介して屋外の空気を吸い込む。また、この送風ファンは、外気導入にかかわらず、屋内の空気をも吸い込む。さらに、この送風ファンは、外気導入にかかわらず、室内からの還気ＲＡをも吸い込む。そして、この送風ファンは、吸い込んだ空気を送風機４２０へ供給する。熱交換器は、図示しない室外ユニットと冷媒配管を介して接続される。この熱交換器には、室外ユニットから冷媒配管を介して冷媒（冷房時は冷媒液、暖房時は冷媒ガス）が供給される。そして、この熱交換器では、空気がその冷媒と熱交換を起こすことにより冷却または加熱され、調和空気ＣＡ１が生成される。

（５）送風機
送風機４２０は、主に、図示しない送風ファンとファンモータとから構成される。ファンモータは、送風ファンを駆動する。すると、その送風ファンにより空気の流れ（図１２の白抜き矢印ＣＡ２参照）が生成される。なお、この送風ファンは、第２ダクト４１３を介して室内に調和空気ＣＡ２を配送する。

（６）第２ダクト
第２ダクト４１３は、その一端が送風機４２０の出口に配管接続されており、他端が室内に接続される。なお、この第２ダクトの室内側には、プレフィルタ４９０が設けられる。この第２ダクト４１３では、送風機４２０により調和空気が室内へと流れる（図１２の白抜き矢印ＣＡ２参照）。

（７）フィルタユニット
フィルタユニット４３０は、第２ダクト４１３の室内吹出口、第３ダクト４１４の室内排気口および第４ダクト４１５の室内排気口に設けられる。なお、このフィルタユニット４３０は、第１実施形態に係るフィルタユニットと同一のものであって、ダクトに接続可能なケーシング４３１に収容されている。

（８）第３ダクト
第３ダクト４１４は、その一端が第１ダクト４１２に配管接続されており、他端が室内の排気口に配管接続されている。第３ダクト４１４では、室内からダクト式空調ユニット４４０へ空気が流れる。
（９）排気ダクト
排気ダクト４１５は、その一端が室内の排気口に配管接続されており、他端が屋外に通じている。この排気ダクトでは、室内に吹き出された空気ＳＡの一部が排気される（図１２の白抜き点線矢印ＥＡ参照）。

本発明に係る空気清浄ユニットは、臭気分子、菌、およびウィルスを分解、死滅、あるいは不活化する速度を高めることができ、空気清浄機の部材などとして有用である。

第１実施形態に係る空気清浄機の外観斜視図。 フィルタ類および送風機構の分解斜視図。 放電部の空気流れ方向上流側の構造を示す斜視図。 ストリーマ放電電極の形状を示す斜視図。 放電部の上面配置図。 ストリーマ放電の様子を表す図。 制御部の概略ブロック図。 プレフィルタの詳細図。 プレフィルタのネット部を構成する繊維の断面拡大図。 ロールフィルタの側断面図の一部。 変形例（Ａ）に係る空気清浄機のフィルタ類および送風機構の分解斜視図。 変形例（Ａ）に係る空気清浄機の放電部の上面配置図。 （ａ）バリア放電の様子を表す図、（ｂ）グロー放電の様子を表す図。 変形例（Ｈ）に係る空気調和機の外観斜視図。 第２実施形態に係る空気調和システムのシステム構成図。

符号の説明

１ 空気清浄機（空気調和装置）
２０，４２０ 送風機（活性種供給部）
３０，４３０ フィルタユニット（空気清浄ユニット）
３２ 放電部（活性種生成部）
３３ 光触媒フィルタ（エアフィルタ）
１００ 空気調和機（空気調和装置）
３２２ 対向電極
３２３ ストリーマ放電電極（放電電極）
４００ 空気調和システム

Claims (12)

1. 空気に浮遊する塵埃、臭気分子、ウィルス、および菌の少なくとも１つを吸着する吸着部と、
   前記塵埃、前記臭気分子、前記ウィルス、および前記菌の少なくとも１つを分解、死滅、または不活化する活性種を生成する活性種生成部（３２）と、
   を備える、空気清浄ユニット（３０，４３０）。
2. 前記活性種を前記吸着部に供給する活性種供給部（２０，４２０）をさらに備える、
   請求項１に記載の空気清浄ユニット（３０，４３０）。
3. 前記活性種生成部（３２）は、放電電極（３２３）と対向電極（３２２）とを有し、
   前記吸着部は、前記放電電極（３２３）および前記対向電極（３２２）の少なくとも一方に担持される、
   請求項１に記載の空気清浄ユニット（３０，４３０）。
4. 前記空気をろ過するエアフィルタ（３３）をさらに備え、
   前記吸着部は、前記エアフィルタ（３３）に担持される、
   請求項１に記載の空気清浄ユニット（３０，４３０）。
5. 前記活性種生成部（３２）は、放電電極（３２３）と対向電極（３２２）とを有し、
   前記エアフィルタ（３３）は、前記放電電極（３２３）および前記対向電極（３２２）の少なくとも一方に密接する、
   請求項４に記載の空気清浄ユニット（３０，４３０）。
6. 前記吸着部は、アパタイトを含む、
   請求項１から５のいずれかに記載の空気清浄ユニット。
7. 前記アパタイトは、光触媒機能を有するアパタイトである、
   請求項６に記載の空気清浄ユニット。
8. 前記吸着部は、光半導体触媒をさらに含む、
   請求項６または７に記載の空気清浄ユニット。
9. 前記活性種生成部は、ストリーマ放電器（３２２，３２３）である、
   請求項１から８のいずれかに記載の空気清浄ユニット（３０，４３０）。
10. 調和空気を屋内に供給するための空気調和装置であって、
    空気を前記屋内に吹き出す送風部（２０）と、
    請求項１から９のいずれかに記載の空気清浄ユニット（３０）と、
    を備える、空気調和装置（１，１００）。
11. 前記活性種生成部（３２）は、前記吸着部の空気流れ方向上流側に配置される、
    請求項１０に記載の空気調和装置（１，１００）。
12. 調和空気を屋内に供給するための空気調和システムであって、
    空気を前記屋内に吹き出す送風部（４２０）と、
    請求項１から９のいずれかに記載の空気清浄ユニット（４３０）と、
    を備える、空気調和システム（４００）。

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