JP2006334212A - 除菌装置及び空気調和装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 捕捉したウィルス等を強力に不活化して、フィルタで捕捉したウィルスが活性を有したままで再飛散することを防止することにより、除菌機能を向上させた除菌装置及び空気調和装置を提供すること。
【解決手段】 導入された空気中のウィルスまたは菌を捕捉する捕捉部５と、水道水を電気分解して、活性酸素種を含む除菌用水を生成する電解ユニット２３とを備え、捕捉部５は、一対のローラ４１Ａ、４１Ｂ間に掛け回され、このローラ４１Ａ、４１Ｂの回転により駆動する無端状のフィルタ４２を備え、このフィルタ４２に電解ユニット２３で生成した除菌用水を供給することを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、空気中に浮遊するウィルスまたは菌を捕捉して不活化する除菌装置、及び、この除菌装置を備える空気調和装置に関する。
一般に、空気中に浮遊するインフルエンザウィルスやカビ等のウィルスまたは菌（以下、ウィルス等という）を捕捉し、これらウィルス等を不活化または除菌（以下、不活化等という）する除菌装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この種の除菌装置では、茶の抽出成分を添着したフィルタを配置し、このフィルタで捕捉したウィルス等を、主として、抽出成分中に含まれる茶ポリフェノール類の作用によって不活化等させている。
特開平０８−２６６８２８号公報
しかし、従来の構成では、時間経過にともない、茶ポリフェノール類が酸化分解する等してフィルタ表面から徐々に失われる。このため、このフィルタは、ウィルス等を不活化等する機能が徐々に低下することにより、フィルタを長期間にわたって使用した場合、一旦、フィルタで捕捉したウィルスが活性を有したままで再飛散するという問題を生じるおそれがある。
そこで、本発明の目的は、捕捉したウィルス等を強力に不活化して、フィルタで捕捉したウィルスが活性を有したままで再飛散することを防止することにより、除菌機能を向上させた除菌装置及び空気調和装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、導入された空気中のウィルスまたは菌を捕捉する捕捉部と、水道水を電気分解して、活性酸素種を含む除菌用水を生成する電解ユニットとを備え、捕捉部は、一対のローラ間に掛け回され、このローラの回転により駆動する無端状のフィルタを備え、電解ユニットで生成した除菌用水を、フィルタに供給することを特徴とする。
この場合において、フィルタは、正電荷を帯電させた帯電フィルタである構成としても良い。また、少なくとも一方のローラに、除菌用水を一時的に保持する保持手段を設け、フィルタと当該ローラとが接触する際に、保持手段を介して、フィルタに除菌用水を供給する構成としても良い。
また、フィルタが駆動する経路上に、このフィルタが保持する除菌用水の一部を取り除く絞りローラを配置した構成としても良い。また、活性酸素種は、次亜塩素酸、オゾン、または、過酸化水素のうち少なくともいずれかの物質を含む構成としても良い。
また、本発明は、送風ファンと、この送風ファンの吹出口側に配置された熱交換器と、導入された空気中のウィルスまたは菌を捕捉する捕捉部と、水道水を電気分解して、活性酸素種を含む除菌用水を生成する電解ユニットとを備え、捕捉部は、一対のローラ間に掛け回され、このローラの回転により駆動する無端状のフィルタを備え、電解ユニットで生成した除菌用水を、フィルタに供給することを特徴とする。
本発明では、ウィルスまたは菌を捕捉したフィルタに、除菌用水を供給することにより、捕捉したウィルス等を強力に不活化して、除菌機能を向上することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１において、符号１は、空気調和機本体を示し、この空気調和機本体１は、天井から吊り下げられた吊りボルトに引っ掛けられて室内天井板の下面に設置、固定されている。
空気調和装置本体１の前方には、吹出口３が形成され、この吹出口３側から順に、ウィルス等を捕捉する捕捉部５、熱交換器７及び送風ファン９が当該空気調和装置本体１に収納されている。また、空気調和装置本体１の底面には、送風ファン９の下方に吸込口１１が形成されている。送風ファン９の運転により、吸込口１１を通じて空気調和装置本体１内に吸い込まれた空気は、熱交換器７及び捕捉部５を介して、吹出口３から室内に吹き出される。
熱交換器７は、フィンチューブ型の熱交換器である。この熱交換器７には冷媒配管（図示せず）が接続され、この冷媒配管は、空気調和機本体１の外に導出され、室外機（図示せず）の圧縮機、減圧装置、室外熱交換器等に接続されている。また、上記熱交換器７及び捕捉部５の下方には、発泡スチロール製のドレンパン１３が設置され、このドレンパン１３のドレン溜まり１３ａには、ドレンポンプ１５が配設され、ドレンポンプ１５の排水口にはドレン水を空気調和装置本体１の外に排出するドレンホース１７が接続されている。
捕捉部５は、送風ファン９を介して導入された室内空気中に浮遊するウィルス等を捕捉し、清浄な空気を室内に排出するためのものである。この捕捉部５には、捕捉したウィルス等を不活化させるため、当該捕捉部５に除菌作用を有する除菌用水を供給する水供給配管２１が設けられており、この水供給配管２１には、上記捕捉部５へ供給する除菌用水の流量を変更する流量調整弁２２と、水道水から除菌用水を生成する電解ユニット２３と、水道水の導電率を検出する導電率計２４と、電解ユニット２３へ水道水の供給を行なう開閉弁２５とが順次配設されている。これら流量調整弁２２、電解ユニット２３、導電率計２４及び開閉弁２５は、それぞれ制御装置１０（濃度調整制御手段）に接続されている。
電解ユニット２３は、図２に示すように、水供給配管２１よりも拡径した電解槽３１と、この電解槽３１に配置される一対の電極３２、３３とを備え、ここでの電極３２、３３は、通電された場合、電解槽３１に流入した水道水を電気分解して活性酸素種を生成させる。
ここで、活性酸素種とは、通常の酸素よりも高い酸化活性を持つ酸素分子と、その関連物質のことであり、スーパーオキシドアニオン、一重項酸素、ヒドロキシルラジカル、或いは過酸化水素といった、いわゆる狭義の活性酸素に、オゾン、次ハロゲン酸等といった、いわゆる広義の活性酸素を含めたものとする。
電極３２，３３は、例えばベースがＴｉ（チタン）で皮膜層がＩｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）から構成された２枚の電極板であり、この電極３２，３３に印加する電流値は、電流密度で２０ｍＡ（ミリアンペア）／ｃｍ2（平方センチメートル）として、所定の遊離残留塩素濃度（例えば１ｍｇ（ミリグラム）／ｌ（リットル））を発生させるものである。
上記電極３２，３３により水道水に通電すると、カソード電極では、
４Ｈ+＋４ｅ-＋（４ＯＨ-）→２Ｈ2＋（４ＯＨ-）
の反応が起こり、アノード電極では、
２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋Ｏ2＋４ｅ-
の反応が起こると同時に、水に含まれる塩素イオン（水道水に予め添加されているもの）が、
２Ｃｌ-→Ｃｌ2＋２ｅ-
のように反応し、さらにこのＣｌ2は水と反応し、
Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
となる。
この構成では、電極３２，３３に通電することにより、殺菌力の大きいＨＣｌＯ（次亜塩素酸）が発生し、この次亜塩素酸を含んだ除菌用水を捕捉部５に供給することにより、この捕捉部５で捕捉されたウィルス等を不活化できる。
流量調整弁２２は、その開度を調整することによって、捕捉部５へ供給される除菌用水の流量を変更するものである。本構成では、流量調整弁２２の開度を調整することにより、除菌用水中における次亜塩素酸濃度を所定の値（１〜２０ｍｇ／ｌ）に変更可能となっている。具体的には、流量調整弁２３の開度を閉じる方向に調整すると、電解ユニット２３の電極３２、３３間を流れる水道水の流量が減少する。一方、電極３２、３３に印加される電圧は、水道水の流量にかかわらず一定であるため、単位体積あたりの水道水に流れる電流量が増える。このため、各電極３２、３３での電気分解反応が進むことにより、生成される次亜塩素酸濃度を高くすることができる。反対に、流量調整弁２３の開度を開く方向に調整すると、電解ユニット２３の電極３２、３３間を流れる水道水の流量が増加し、生成される次亜塩素酸濃度を低くすることができる。
本構成では、導電率計２４で検出された水道水の導電率に基づいて、流量調整弁２３の開度を調整するように構成されている。具体的には、電解ユニット２３に供給される水道水の塩素イオン濃度は、多くの場所では、季節による変動は大きくないため、設置前あるいは設置後に測定し、その値を記憶させ、その値から目標濃度への調整を行なう。しかし、塩素イオン濃度にずれが生じる場合には、水道水の導電率を導電率計２４によって検出し、流量調整弁２２の開度をどの程度にすればよいかを算出して、次亜塩素酸を所定濃度（例えば、５ｍｇ／ｌ）に調整することができる。この流量調整弁２２の開度と、電解ユニット２３によって生成される除菌用水中の次亜塩素酸濃度との関係は、実験などによりデータ化されて、制御装置１０のＲＯＭ（不図示）に記憶されている。
本構成では、ウィルス等の不活化時間の短縮化を図るために、除菌用水中の次亜塩素酸濃度を高くするように流量調整弁２２の弁開度を調整しているが、通常の次亜塩素酸濃度（例えば１ｍｇ／ｌ）であっても、不活化時間を確保可能であれば、十分に捕捉部５で捕捉されたウィルス等を不活化することができる。
捕捉部５は、図３に示すように、一対のローラ４１Ａ、４１Ｂと、これらローラ４１Ａ、４１Ｂ間に掛け回されたフィルタ４２とを備える。このフィルタ４２は、フィルタ４２の長手方向の端部を接続して無端状に構成されている。本構成では、このフィルタ４２は、ウィルス等を容易に捕捉するために、正電荷が帯電した状態に処理されたエレクトレットフィルタが用いられている。
一方のローラ４１Ａには、このローラ４１Ａを駆動させる駆動モータ４３がタイミングベルト４４を介して接続されており、この駆動モータ４３の動作によって、フィルタ４２が各ローラ４１Ａ、４１Ｂ間を駆動する。また、他方のローラ４１Ｂには、このローラ４１Ｂの表面に、除菌用水を一時的に保持する水保持部材（保持手段）４５が巻きつけられている。この水保持部材４５は、アクリル繊維やポリエステル繊維等の不織布で作成されており、この水保持部材４５の上端４５Ａ近傍に水供給配管２１の排出口２１Ａが配置されている。
この排出口２１Ａを通じて、除菌用水が水保持部材４５に滴下されて供給されると、この除菌用水は、水保持部材４５の全域に染みわたる。この場合、駆動モータ４３を動作させると、ローラ４１Ａ、４１Ｂを介して、フィルタ４２が駆動し、このフィルタ４２とローラ４１Ｂの水保持部材４５とが接触する際に、この水保持部材４５が保持している除菌用水はフィルタ４２の幅方向に染み込んで供給される。このため、フィルタ４２全体に除菌用水を供給することができ、この除菌用水によって、フィルタ４２で捕捉されたウィルス等が不活化等され、従って、清浄な空気が室内に供給される。
また、フィルタ４２の進行方向（図中矢印Ｘ方向）におけるローラ４１Ｂの下流側には、フィルタ４２に供給された除菌用水を絞るため、一対の絞りローラ４７、４８が設けられている。この絞りローラ４７、４８は、フィルタ４２の内側に配置された固定ローラ４７と、この固定ローラ４７にフィルタ４２を介して配置されている可動ローラ４８とを備える。この可動ローラ４８は、固定ローラ４７との距離を可変自在に設けられ、この距離を変更することにより、使用するフィルタ４２の厚みや、このフィルタ４２から絞る除菌用水の量を変更することができる。このため、本構成では、フィルタ４２の絞り度合いを小さくすることにより、フィルタ４２が有する除菌用水の量を増やすことができ、この状態で送風ファン９の空気を通過させることにより、室内空気を加湿することもできる。
本構成では、フィルタ４２がウィルス等を捕捉した後に、ローラ４１Ｂを通過するように、各ローラ４１Ａ、４１Ｂの回転方向が決められている。このため、捕捉したウィルス等を除菌用水で即座に不活化できるため、これらウィルス等が活性を有したままで再飛散するということが防止される。
本実施形態によれば、導入された空気中のウィルス等を捕捉する捕捉部５と、水道水を電気分解して、活性酸素種を含む除菌用水を生成する電解ユニット２３とを備え、捕捉部５は、一対のローラ４１Ａ，４１Ｂ間に掛け回され、このローラ４１Ａ、４１Ｂの回転により駆動する無端状のフィルタ４２を備え、このフィルタ４２に電解ユニット２３で生成した除菌用水を供給するため、捕捉したウィルス等を強力に不活化することができる。また、本実施形態では、フィルタ４２に除菌用水を供給し続けるため、時間経過によって、不活化させる機能が弱まることがなく、フィルタ４２で捕捉したウィルス等が活性を有したままで再飛散することを防止できる。
また、本実施形態によれば、フィルタ４２は、正電荷を帯電させたエレクトレットフィルタを用いているため、ウィルス等が持つ負電荷を正電荷に吸着させることにより、ウィルス等を容易に捕捉することができる。また、本実施形態では、一方のローラ４１Ｂに、除菌用水を一時的に保持する水保持部材４５を設け、フィルタ４２と当該ローラ４１Ｂとが接触する際に、水保持部材４５を介して、フィルタ４２に除菌用水を供給しているため、簡単な構成で、フィルタ４２の全域に除菌用水を供給することができ、このフィルタ４２に捕捉されたウィルス等を不活化できる。
また、本実施形態では、フィルタ４２が駆動する経路上に、このフィルタ４２が保持する除菌用水の一部を取り除く絞りローラ４７、４８を配置しているため、このローラ４７、４８によって、除菌用水を上記フィルタ４２から絞ることによって、室内に加湿された空気を排出しないようにすることができる。本構成では、上記絞りローラ４７、４８の距離を変更可能に構成しているため、室内を加湿する場合にあっても、所望の加湿状態を実現することができる。
また、本実施形態によれば、流量調整弁２２の弁開度を調整して、電極３２，３３間を通過する水道水の流量を変更することにより、除菌用水中における次亜塩素酸の濃度を所定の濃度に調整可能に構成されているため、高濃度の次亜塩素酸を含んだ除菌用水を捕捉部５に供給することができ、当該捕捉部５で捕捉されたウィルス等を不活化する時間を短縮することができる。
また、本実施形態によれば、フィルタ４２に供給された除菌用水は、絞りローラ４７、４によって、捕捉部５の下方に配置されたドレンパン１３に排出される。このため、ドレンパン１３に溜まったドレン水に除菌用水が混入することにより、当該ドレン水に雑菌が発生することが防止され、ドレンパン１３上にスライムの発生することが防止される。このため、ドレンパン１３の清掃及びメンテナンスの頻度が減少し、これら清掃及びメンテナンスの労力の軽減を図ることができる。
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、活性酸素種として次亜塩素酸を発生させる構成について説明したが、活性酸素種としてオゾン（Ｏ3）や過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を発生させる構成としても良い。この場合、電極として白金タンタル電極を用いると、イオン種が希薄な水からでも、電気分解により高効率に安定して活性酸素種を生成できる。
このとき、アノード電極では、
２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋Ｏ2＋４ｅ-
の反応と同時に、
３Ｈ2Ｏ→Ｏ3＋６Ｈ+＋６ｅ-
２Ｈ2Ｏ→Ｏ3＋４Ｈ+＋４ｅ-
の反応が起こりオゾン（Ｏ3）が生成される。またカソード電極では、
４Ｈ+＋４ｅ-＋（４ＯＨ-）→２Ｈ2＋（４ＯＨ-）
Ｏ2 -＋ｅ-＋２Ｈ+→Ｈ2Ｏ2
のように、電極反応によりＯ2 -が生成したＯ2 -と溶液中のＨ+とが結合して、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）が生成される。
この構成では、電極に通電することにより、殺菌力の大きいオゾン（Ｏ3）や過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）が発生し、これらオゾン（Ｏ3）や過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を含んだ除菌用水をエレクトレットフィルタに供給することにより、このエレクトレットフィルタで捕捉したウィルス等を不活化することができる。
また、水道水を電気分解することにより、電極上（カソード）にスケールが堆積した場合、電気伝導性が低下し、継続的な電気分解が困難となる。この場合、電極の極性を反転（電極のプラスとマイナスを切り替える）させることが効果的である。カソード電極をアノード電極として電気分解することで、カソード電極上に堆積したスケールを取り除くことができる。この極性反転制御では、例えばタイマを利用して定期的に反転させてもよいし、運転起動の度に反転させる等、不定期的に反転させてもよい。また、電解抵抗の上昇（電解電流の低下、あるいは電解電圧の上昇）を検出し、この結果に基づいて、極性を反転させてもよい。
また、上記実施形態では、電極３２、３３間を通過する水道水の流量を変更することにより、除菌用水中における次亜塩素酸の濃度を所定の濃度に調整する構成としていたが、水供給配管に貯留槽を配置し、この電解槽に配置される一対の電極とを備え、当該貯留槽の貯留される水道水の貯留時間を変更することにより、除菌用水中における次亜塩素酸の濃度を所定の濃度に調整する構成としても良い。
また、本実施形態では、フィルタ４２を連続して動作させる構成について説明したが、駆動モータ４３を間欠運転することにより、ウィルスを十分に捕捉した後に、このウィルスを不活化する構成としても良い。
また、本実施形態では、ローラ４１Ｂの表面に、除菌用水を保持する水保持部材４５を設け、この水保持部材４５を介して、フィルタ４２に除菌用水を供給する構成としているが、これに限るものではなく、例えば、フィルタ４２の幅方向に沿って除菌用水を噴霧するスプレーノズルを設け、このスプレーノズルを介して、直接フィルタへ除菌用水を供給する構成としても良い。
また、本実施形態では、捕捉部５は空気調和装置本体１の吹出口３に配置される構成となっているが、これに限るものではなく、吸込口１１に配置してもよい。これによれば、清浄化された空気が空気調和装置内を通過するため、当該空気調和装置内の除菌を実行することができる。
また、本実施形態では、天吊型の空気調和装置について説明したが、これに限るものではなく、壁掛型もしくは天井埋込型など、様々な空気調和装置に適用することが可能である。また、本実施形態では、捕捉部５のフィルタ４２には、エレクトレットフィルタを配置する構成について説明したが、これに限るものではなく、ＨＥＰＡフィルタ、高性能フィルタ、及び、中性能フィルタを用いる構成としても良い。
本発明による天吊型空気調和装置の一実施形態を示す断面図である。 除菌用水を生成する電解ユニットを示す図である。 捕捉部の構成を示す斜視図である。
符号の説明
１ 空気調和機本体
５ 捕捉部（除菌装置）
７ 熱交換器
９ 送風ファン
２２ 流量調整弁
２３ 電解ユニット（除菌装置）
３２、３３ 電極
４１Ａ、４１Ｂ ローラ
４２ フィルタ
４５ 水保持部材（保持手段）
４７、４８ 絞りローラ

Claims (6)

  1. 導入された空気中のウィルスまたは菌を捕捉する捕捉部と、水道水を電気分解して、活性酸素種を含む除菌用水を生成する電解ユニットとを備え、
    前記捕捉部は、一対のローラ間に掛け回され、このローラの回転により駆動する無端状のフィルタを備え、このフィルタに前記電解ユニットで生成した除菌用水を供給することを特徴とする除菌装置。
  2. 前記フィルタは、正電荷を帯電させた帯電フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の除菌装置。
  3. 少なくとも一方の前記ローラに、除菌用水を一時的に保持する保持手段を設け、前記フィルタと当該ローラとが接触する際に、前記保持手段を介して、前記フィルタに除菌用水を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の除菌装置。
  4. 前記フィルタが駆動する経路上に、このフィルタが保持する除菌用水の一部を取り除く絞りローラを配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の除菌装置。
  5. 前記活性酸素種は、次亜塩素酸、オゾン、または、過酸化水素のうち少なくともいずれかの物質を含むことを特徴とする請求項1乃至４のいずれかに記載の除菌装置。
  6. 送風ファンと、この送風ファンの吹出口側に配置された熱交換器と、導入された空気中のウィルスまたは菌を捕捉する捕捉部と、水道水を電気分解して、活性酸素種を含む除菌用水を生成する電解ユニットとを備え、
    前記捕捉部は、一対のローラ間に掛け回され、このローラの回転により駆動する無端状のフィルタを備え、このフィルタに前記電解ユニットで生成した除菌用水を供給することを特徴とする空気調和装置。
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