JP2007010201A - 除菌装置及び空気調和装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 加湿器を使用しない時期にあっても、加湿器内への雑菌の繁殖を抑制できる除菌装置及びこの除菌装置を備える空気調和装置を提供すること。
【解決手段】 導入された空気を加湿する加湿器５と、この加湿器５に加湿用水を供給する水供給配管２１とを備えるとともに、この水供給配管２１は、水道水を電気分解して、次亜塩素酸を含む除菌用水を生成する少なくとも一対の電極３２、３３を備え、加湿器５は、空気の非導入時に、当該加湿器５に除菌用水を一時的に保持する構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、活性酸素種を含む除菌用水により、加湿手段の除菌を行なう除菌装置及び、この除菌装置を備える空気調和装置に関する。
一般に、水道水を加湿エレメントに吸収させ、送風空気で加湿エレメントから蒸発させた水分により、加湿するようにした加湿器が知られている。この種の加湿器では、湿潤、乾燥を繰り返すうちに、加湿エレメントに雑菌が繁殖しやすい状態にあった。
これを解消するために、従来、水道水を用いて次亜塩素酸（活性酸素種）を発生させ、この次亜塩素酸を水道水中に与えることにより、加湿エレメントに雑菌の繁殖を防止する加湿器及び加湿器付きの空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平２００２−１８１３５８号公報
しかし、加湿器は、冬季の湿度が低い時季に利用され、夏季の比較的湿度が高い時季には利用されないのが一般的である。従って、夏季においては、加湿器の加湿エレメントに次亜塩素酸が供給されないため、当該加湿エレメント及び加湿器内に雑菌が繁殖し、ここで発生した菌、臭い、カビ等は、送風空気とともに吹き出される恐れがあるといった問題があった。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、加湿器を使用しない時季にあっても、加湿器内への雑菌の繁殖を抑制できる除菌装置及びこの除菌装置を備える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、導入された空気を加湿する加湿手段と、この加湿手段に加湿用水を供給する加湿用水供給路とを備えるとともに、この加湿用水供給路は、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少なくとも一対の電極を備え、加湿手段は、空気の非導入時に、当該加湿手段に除菌用水を一時的に保持する保持手段を備えることを特徴とする。
この場合において、保持手段は、加湿手段の排水口に配置された開閉弁を備える構成としても良い。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、定期的、或いは、所定の条件下で不定期に電極の極性を反転させる構成としても良い。
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、この熱交換器を介して導入された空気を加湿する加湿手段と、この加湿手段に加湿用水を供給する加湿用水供給路とを備えるとともに、この加湿用水供給路は、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少なくとも一対の電極を備え、加湿手段は、空気の非導入時に、当該加湿手段に除菌用水を一時的に保持する保持手段を備えることを特徴とする。
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、この熱交換器を介して導入された空気を加湿する加湿手段と、この加湿手段に加湿用水を供給する加湿用水供給路とを備えるとともに、この加湿用水供給路は、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少なくとも一対の電極を備え、空気調和装置の空調動作の停止期間中に、当該加湿手段に除菌用水の供給を所定時間ごとに行なうことを特徴とする。
本発明では、加湿手段を使用しない時季にあっても、この加湿手段内への雑菌の繁殖を抑制できる。
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、加湿器（加湿手段）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が形成されており、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及び加湿器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。これら熱交換器７及び加湿器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。
加湿器５には、この加湿器５に加湿用水を供給する水供給配管２１（加湿用水供給路）が接続されており、この水供給配管２１には、上記加湿器５へ供給する加湿用水の流量を調整する流量調整弁２２と、水道水から除菌作用のある加湿用水（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。
加湿器５は、図２に示すように、保水性の高い加湿エレメント５ａと、この加湿エレメント５ａの上部に配置される分散皿５ｂと、加湿エレメント５ａの下方に配置される水受け皿５ｃとを備える。加湿エレメント５ａは、例えばアクリル繊維やポリエステル繊維等で作製された不織布で構成される。分散皿５ｂは、その側面に水供給配管２１が接続される接続口４１が形成されるとともに、当該水供給配管２１を通じて供給された加湿用水を加湿エレメント５ａに分散させるための孔（不図示）が、上記分散皿５ｂの底面に多数形成されている。
また、水受け皿５ｃは、加湿エレメント５ａを下方から保持するとともに、当該加湿エレメントを通過した加湿用水を貯留可能とする。この水受け皿５ｃの底面には、加湿用水をドレンパン１３（図１）に導くドレン管４２が接続され、このドレン管４２に開閉弁４３が設けられている。本構成では、加湿器５は、加湿用水を一時的に保持可能な保持手段を備え、この保持手段は、加湿エレメント５ａ、水受け皿５ｃ及び開閉弁４３を備えて構成されている。この開閉弁４３は、制御装置１０（水保持制御手段）に接続されており、制御手段１０の制御下で、開閉弁４３を閉じることにより、水受け皿５ｃに加湿用水が貯留されるため、加湿用水の供給を停止した場合であっても、加湿エレメント５ａの下部が加湿用水に浸されるため、この加湿用水が毛細管現象によって、上方まで吸い上げられるように構成されている。
電解ユニット２３は、図３に示すように、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加湿用水、すなわち除菌作用を有する加湿用水（除菌用水）を加湿器５に供給することにより、この加湿器５の加湿エレメント５ａ及び当該加湿器５内で雑菌が繁殖することを防止できる。
流量調整弁２２は、その開度を調整することによって、加湿器５へ供給される加湿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、加湿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、加湿器５を動作させない時季（例えば、夏季）であっても、この加湿器５内に除菌作用のある加湿用水を供給し、加湿エレメント５ａに加湿用水を保持させて、除菌動作を行なうことによって、この加湿エレメント５ａ及び加湿器５内に雑菌が繁殖しないように構成されている。
次に、加湿器５の不使用時における当該加湿器５内の除菌動作について、具体的に説明する。この除菌動作は、送風ファン９の運転中に行なうと、送風された空気を加湿してしまうため、少なくとも、送風ファン９の停止時（空気の非導入時）に実行される。
送風ファン９の運転が停止する（ステップＳ１）と、制御装置１０は、加湿器５の排水側に設けられた開閉弁４３を閉じるとともに、流量調整弁２２を所定の開度に調整する（ステップＳ２）。この場合、流量調整弁２２の開度を閉じる方向に調整することにより、加湿用水中における次亜塩素酸濃度を高くすることができ（例えば、５ｍｇ／ｌ）、除菌時間の短縮化を図っている。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加湿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、除菌時間の短縮化を図るために、加湿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、除菌時間を確保可能であれば、十分に加湿器５の除菌を行なうことができる。
続いて、制御装置１０は、給水側の開閉弁２５を開いて、電解ユニット２３に水道水を供給し（ステップＳ３）、この電解ユニット２３で水道水の電気分解を開始する（ステップＳ４）。電気分解によって生成された除菌作用を有する加湿用水は、流量調整弁２２を介して、加湿器５に供給される。この場合、上記開閉弁４３は閉じられているため、供給された加湿用水が、当該開閉弁４３を通じて排出されることはなく、この除菌作用を有する加湿用水は、水受け皿５ｃ及び加湿エレメント５ａに保持されて、この加湿エレメント５ａ及び加湿器５内部の除菌を行なう。
続いて、制御装置１０は、上記加湿用水の供給開始から第１の所定時間Ｔ１が経過すると、給水側の開閉弁２５を閉じるとともに、電気分解を終了する（ステップＳ５）。この第１の所定時間Ｔ１は、水受け皿５ｃ及び加湿エレメント５ａに保持可能な加湿用水の量を超えて、加湿器５に当該加湿用水を供給しないように設定された時間である。本構成では、流量調整弁２２の弁開度に応じて、単位時間当たりの供給量が変更されるため、上記第１の所定時間Ｔ１は、弁開度に応じた時間に設定される。
続いて、制御装置１０は、水受け皿５ｃ及び加湿エレメント５ａに加湿用水を保持した状態で、第２の所定時間Ｔ２放置する。この第２の所定時間Ｔ２は、加湿用水中の次亜塩素酸によって、加湿器５内の除菌が行なわれるのに十分な時間に設定されている。本構成では、流量調整弁２２の弁開度に応じて、次亜塩素酸濃度が変更可能となっているため、上記第２の所定時間Ｔ２は、弁開度、すなわち次亜塩素酸濃度に応じた時間に設定される。
続いて、制御装置１０は、上記第２の所定時間Ｔ２が経過すると、上記開閉弁４３を開いて、加湿器５内の加湿用水を排出し（ステップＳ６）、処理を終了する。
本実施形態によれば、導入された空気を加湿する加湿器５と、この加湿器５に加湿用水を供給する水供給配管２１とを備えるとともに、この水供給配管２１に、水道水を電気分解して、次亜塩素酸を含む加湿用水を生成する少なくとも一対の電極３２、３３を備え、加湿器５は、空気の非導入時に、当該加湿器５に除菌作用を有する加湿用水を一時的に保持する構成としているため、加湿器５を使用しない時期にあっても、この加湿器５内への雑菌の繁殖を抑制できる。
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、除菌作用を有する加湿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加湿用水を加湿器５に供給することができ、当該加湿器５内の除菌時間を短縮することができる。
また、本実施形態によれば、次亜塩素酸を含んだ加湿用水は、加湿器５の下方からドレンパン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加湿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）を含んだ加湿用水を加湿エレメントに供給することにより、この加湿エレメントで雑菌が繁殖することを防止できる。
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、電極間を通過する水道水の流量を変更することにより、加湿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、加湿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、上記実施形態では、加湿器５の加湿エレメント５ａに加湿用水を保持した状態で、第２の所定時間Ｔ２放置し、この第２の所定時間経過後に開閉弁４３を開放して、加湿用水を排出する構成としているが、これに限るものではなく、空気調和装置１の空調動作が停止期間中に、開閉弁４３を閉じて、加湿器５に除菌用水の供給を行ない、この開閉弁４３を、空気調和装置１が次回、空調動作を開始する際に開放する構成としても良い。また、空気調和装置１の空調動作の停止期間中に、加湿器５に除菌用水の供給を所定時間ごとに行なう構成しても良い。
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。
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。 加湿器の構成を示す斜視図である。 加湿用水の濃度調製手段の構成を説明するための図である。 加湿器の除菌動作を示すフローチャートである。
符号の説明
１ 空気調和機本体
５ 加湿器（加湿手段）
５ａ 加湿エレメント（保持手段）
５ｃ 水受け皿（保持手段）
２１ 水供給配管（加湿用水供給路）
２２ 流量調整弁
３２、３３ 電極
４３ 開閉弁（保持手段）

Claims (6)

  1. 導入された空気を加湿する加湿手段と、この加湿手段に加湿用水を供給する加湿用水供給路とを備えるとともに、
    この加湿用水供給路は、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少なくとも一対の電極を備え、
    前記加湿手段は、前記空気の非導入時に、当該加湿手段に前記除菌用水を一時的に保持する保持手段を備えることを特徴とする除菌装置。
  2. 前記保持手段は、前記加湿手段の排水口に配置された開閉弁を備えることを特徴とする請求項１に記載の除菌装置。
  3. 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または２に記載の除菌装置。
  4. 定期的、或いは、所定の条件下で不定期に前記電極の極性を反転させる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. 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、この熱交換器を介して導入された空気を加湿する加湿手段と、この加湿手段に加湿用水を供給する加湿用水供給路とを備えるとともに、
    この加湿用水供給路は、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少なくとも一対の電極を備え、
    前記加湿手段は、前記空気の非導入時に、当該加湿手段に前記除菌用水を一時的に保持する保持手段を備えることを特徴とする空気調和装置。
  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、この熱交換器を介して導入された空気を加湿する加湿手段と、この加湿手段に加湿用水を供給する加湿用水供給路とを備えるとともに、
    この加湿用水供給路は、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少なくとも一対の電極を備え、
    空気調和装置の空調動作の停止期間中に、当該加湿手段に前記除菌用水の供給を所定時間ごとに行なうことを特徴とする空気調和装置。

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