JP2007229224A - 空気除菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除菌効果を向上させることができる空気除菌装置を提供する。
【解決手段】気液接触部材５に、エレメント部Ｅに浸透した水を電気分解してエレメント部Ｅに電解水を行き渡らせることが可能な複数の電極板３２、３３を備え、電気分解時に発生する次亜塩素酸やオゾン等の活性酸素種の除菌効果を最大限に除菌に利用することができる構成とした。
【選択図】図５

Description

本発明は、細菌、ウィルス、真菌等の空中浮遊微生物（以下、ウィルス等という）の除菌が可能な空気除菌装置に関する。

一般に、ウィルス等の除菌を目的として、空気中に電解水ミストを拡散させて、この電解水ミストをウィルス等に直接接触させ、ウィルス等を不活化する空気除菌装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この種の空気除菌装置は、微粒子状の電解水ミストが到達しやすい使用環境下、すなわち、比較的小空間では効力を発揮するものの、電解水ミストが到達し難い使用環境下、すなわち、大空間、例えば幼稚園、小学校、中学校及び高等学校や、介護保険施設や、病院等では効力を発揮し難い。
特開２００１−０３３０７０号公報

ところで、保水性を有する気液接触部材とこの気液接触部材に水道水を電気分解して得た電解水を供給する電解槽とを備え、シロッコファン等の送風ファンによって、電解水が浸透した気液接触部材に室内空気を送風し、大空間の空気に含まれるウィルスやアレルギー物質を無害化する空気除菌装置が出願人によって提案されている。

しかし、電解槽で生成された電解水は、気液接触部材に流れる間に、ウィルスやアレルギー物質を無害化する成分が分解する等して、若干失われてしまうおそれがある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、除菌効果を向上させることができる空気除菌装置を提供することにある。

本発明は、水が浸透する浸透部材を有する気液接触部材と、この気液接触部材に室内空気を送風する送風機構とを備え、前記気液接触部材は、前記浸透部材に浸透する水を電気分解して電解水を生成する複数の電極を備えることを特徴とする。

この場合において、前記電極は、格子形状に形成され、前記浸透部材の送風空気が供給される領域に配置されていてもよい。前記気液接触部材は、前記浸透部材として、供給された水が滴下される分流シートと、この分流シートの下方に配置されて前記分流シートからの水を受けるエレメント部とを有し、前記電極は、前記エレメント部の前面と背面とに配置されていてもよい。前記気液接触部材は、前記浸透部材として、供給された水が滴下される分流シートと、この分流シートの下方に配置されて前記分流シートからの水を受けるエレメント部とを有し、前記電極は、前記分流シートに間隙を空けて配置されていてもよい。前記電極は、前記浸透部材に水を供給する電解水供給管に内蔵されていてもよい。また、水が加圧状態となるように前記電解水供給管に設けられた散水孔の開口面積が前記電解水供給管の流入口の開口面積よりも小さく設定されていてもよい。

本発明では、気液接触部材が浸透部材に浸透した水を電気分解して浸透部材に電解水を行き渡らせることが可能な複数の電極を備えるため、ウィルスやアレルギー物質を無害化する成分が失われる前の電解水を気液接触部材に行き渡らせることができ、除菌効果を向上させることができる。

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は、床置き式空気除菌装置１を示す斜視図である。この床置き式空気除菌装置１は、箱形の筐体２を備え、この筐体２は、脚片２Ａと、前パネル２Ｂと、天パネル２Ｃとを含み、この天パネル２Ｃの両側には、操作蓋２Ｄ、開閉蓋２Ｅがそれぞれ横並びに配置されている。

筐体２の内部には、図２に示すように、上下方向に延出する２枚の仕切板５１、５２が設けられ、これら仕切板５１、５２によって上記筐体２の内部は、３つの室（除菌室６０、電装室６１、給水室６２）に区分けされている。筐体２の中央に形成された除菌室６０の下部には、横長の吸込口３が形成され、この吸込口３の上方にはプレフィルタ３Ａが配置されている。このプレフィルタ３Ａの上方には、送風ファン（送風機構）７が支持板８を介して、上記仕切板５１、５２に支持されている。この支持板８の上方には、保水性を有する気液接触部材５が、図３に示すように、筐体２の背面側から前面側に向けて下がるように斜めに配置されている。本実施形態では、この気液接触部材５は矩形形状に形成されており、当該気液接触部材５を筐体２内に斜めに配置することにより、この気液接触部材５の接触面積を減少させることなく、筐体２の高さ及び奥行きを小さくすることができ、この筐体２の小型化を図ることが可能となっている。

気液接触部材５の傾斜角θは、３０°以上であることが望ましい。それ以下の傾斜角θの場合、滴下した電解水が、気液接触部材５の傾斜に沿って流れず、下方に落下する。また、傾斜角θが９０°に近づいた場合、気液接触部材５を通過する送風経路が水平に近くなり、その分だけ上方への吹き出しが困難になる。この吹き出し方向を水平に近付けた場合、吹き出し空気を遠くに送風できなくなり、大空間の除菌に適した装置とならない。傾斜角θは、３０°＜θ＜８０°が好ましく、さらに好ましくは、５５°＜θ＜７５°であり、本構成では約５７°である。
また、気液接触部材５と送風ファン７との間には、当該気液接触部材５を通過した電解水を受ける水受皿９が配置され、気液接触部材５の上方には、横長の吹出口４が形成されている。

筐体２の左側に形成された電装室６１（図２）には、図示を省略したが、当該空気調和装置１の運転制御を司るプリント基板などの電装部品が収容されている。一方、筐体２の右側に形成された給水室６２には、図２に示すように、上記水受皿９で受けた電解水を貯める給水タンク支持皿１０と、この給水タンク支持皿１０に貯めた電解水を汲み出す循環ポンプ１３等が収容されている。

気液接触部材５の下方には、水受皿９が配置され、この水受皿９には、給水タンク支持皿１０が連接されている。この給水タンク支持皿１０には、当該支持皿１０内に塩素イオンを含む水道水を供給する給水タンク１１と、循環ポンプ１３とが配置されている。この循環ポンプ１３には電解水供給管１７が接続されている。この電解水供給管１７は、軸方向に沿って略等間隔で形成された多数の散水孔７７（図５）を備えて構成されている。これら各散水孔７７は、気液接触部材５の各エレメント部Ｅ（後述する）に対応する位置に形成されている。

気液接触部材５には循環ポンプ１３が運転を開始すると、給水タンク支持皿１０から吸い上げられた水が供給され、気液接触部材５に供給された水は重力により給水タンク支持皿１０に自然落下する。

次に、気液接触部材５について説明する。
気液接触部材５は、図４に示すように、電解水を浸透させるとともに空気を通過させる複数（本実施形態では５つ）のエレメント部（浸透部材）Ｅと、これらエレメント部Ｅを支持するフレーム部Ｆと、気液接触部材５の吸込面及び吹出面に配置されたメッシュ（格子）形状の電極板（電極）３２、３３とを備えて構成されている。このフレーム部Ｆは、下枠７１と、この下枠７１の両端に固定される一対の縦枠７２、７３と、一方の縦枠７２の上部を貫通して他方の縦枠７３の上部に先端が固定される電解水供給管１７と、この電解水供給管１７を覆うように一対の縦枠７２、７３の上端部間に固定される上枠７４とを備える。すなわち、電解水供給管１７は、気液接触部材５の長手方向に沿って形成された上枠７４に挿入されている。

この上枠７４は、図５に示すように、上板７４Ａ、前板７４Ｂ及び背板７４Ｃを有する断面略コ字状に形成され、これら前板７４Ｂ及び背板７４Ｃの内側の面には、それぞれ上板７４Ａと略平行に延在する各一対の支持部材７５、７５が形成されている。これら支持部材７５、７５の間には、電解水供給管１７の下方に配置される第１分流シート７６が差し込まれて支持されている。この第１分流シート７６は、上記電解水供給管１７に形成された多数の散水孔７７から滴下された電解水を当該第１分流シート７６全体に拡散させることにより、上記エレメント部Ｅの上面に均一に電解水を供給可能とするものである。
また、上板７４Ａの内側の面には、前板７４Ｂ及び背板７４Ｃに略平行に延出した一対のガイド片７９Ａ、７９Ｂが形成されている。また、下枠７１の下面には、エレメント部Ｅに滴下された余剰の電解水を、水受皿９に排出する排水口７１Ａが形成されている。

一方、エレメント部Ｅは、図６に示すように、波板状の波板部材８１と平板状の平板部材８２とが積層されて構成され、これら積層された波板部材８１及び平板部材８２の両端に、当該エレメント部の縦枠を構成する一対の枠部材８３が配置されている。この枠部材８３は、プラスチック等の樹脂によって形成されており、この枠部材８３を、積層された波板部材８１及び平板部材８２の両端に配置することにより、当該エレメント部Ｅの取り扱いが容易となる。また、エレメント部Ｅは、上記波板部材８１及び平板部材８２を積層させることにより、これら波板部材８１と平板部材８２との間に略三角状の多数の開口（浸透部材孔部）８５が形成され、気体接触面積が広く確保され、目詰まりしにくい構造になっている。

各エレメント部Ｅは、フレーム部Ｆの縦枠７２、７３間に並べて配置されており、これらエレメント部Ｅの上面（上縁部）には、複数枚の第２分流シート８４がそれぞれ配置されている。この第２分流シート８４は、第１分流シート７６から滴下する電解水を当該エレメント部Ｅの上面全体に拡散させるものである。
本実施形態では、第２分流シート８４は、３枚の分流シート（上分流シート８４Ａ、中分流シート８４Ｂ及び下分流シート８４Ｃ）を備えて構成されている。これら中分流シート８４Ｂ及び下分流シート８４Ｃは、積層された波板部材８１及び平板部材８２の幅方向の長さと略同一に設定されている。また、上分流シート８４Ａは、上記中分流シート８４Ｂ及び下分流シート８４Ｃと略同一の長さを有する基部８４Ａ１と、この基部８４Ａ１の両端に設けられた折り曲げ部８４Ａ２とを有し、これら折り曲げ部８４Ａ２を、枠部材８３に形成された挿入口８３Ａに挿し込むことにより、３枚の分流シート８４Ａ〜８４Ｃを重ねてエレメント部Ｅの上面に取り付けることができるようになっている。

上記波板素材８１、平板素材８２、第１分流シート７６及び第２分流シート８４は、液体の浸透性を有するとともに、電解水による劣化が少ない素材、例えば、ポリオレフィン系樹脂（ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等）、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等）またはセラミックス系材料等の素材が使用され、本構成では、ＰＥＴ樹脂が使用されている。なお、電解水は防かび性を発揮するため、気液接触部材５には防かび剤の塗布が不要である。

この構成によれば、電解水供給管１７の散水孔７７から吐出された水道水は、第１分留シート７６に滴下される。この滴下された水道水は、当該第１分流シート７６全体に浸透して拡散する。この電解水は、第２分流シート８４上に滴下され、この第２分流シート８４全体に拡散してエレメント部Ｅの上部全体に浸透し、気液接触部材５の下方に浸透していく。
また、上記散水孔７７からの当該孔径に対応する総散水量は、循環ポンプ１３の吐出量よりも少なく設定されている。このため、電解水供給管１７内の電解水圧力が高められ、水道水が末端の散水孔７７にまでくまなく供給される。

エレメント部Ｅの前面（吹出面）及び背面（吸込面）には、図５及び図７に示すように、電極板３２及び電極板３３が配置されている。電極板３２は、上端が前板７４Ｂの下端部内側の面とエレメント部Ｅの前面とで挟み込まれ、下端が下枠７１の前板を形成する下枠前板７１Ｂの内側の面とエレメント部Ｅの前面とで挟み込まれて支持されている。同様に、電極板３３は、上端が背板７４Ｃの下端部内側の面とエレメント部Ｅの背面とで挟み込まれ、下端が下枠７１の背板を形成する下枠背板７１Ｃの内側の面とエレメント部Ｅの背面とで挟み込まれて支持されている。

電極板３２、３３は、エレメント部の前面又は背面を覆う大きさの多数の開口３２Ａ、３３Ａが形成されたメッシュ形状の電極である。
これら電極板３２、３３は、図示せぬ制御ユニットから電力が供給され、一方が正、他方が負となる対の電極である。このため、通電された場合、エレメント部Ｅに浸透した水道水が電気分解されて活性酸素種を含む電解水が生成される。この場合、電極板３２、３３は、エレメント部Ｅの前面及び背面全体に配置されているので、エレメント部Ｅに浸透した水道水がいずれの場所にあっても電気分解され、エレメント部Ｅに行き渡った水道水を電解水にすることができる。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、次亜ハロゲン酸（次亜塩素酸）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。

電極板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）から構成された電極板であり、この電極板３２、３３に流れる電流値は、電流密度で数ｍＡ（ミリアンペア）／ｃｍ²（平方センチメートル）〜数十ｍＡ／ｃｍ²になるように設定され、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。

詳述すると、上記電極板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^-）
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。
また、アノード電極では、
２Ｈ₂Ｏ→４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^-
の反応が起こると同時に、
３Ｈ₂Ｏ→Ｏ₃＋６Ｈ⁺＋６ｅ^-
２Ｈ₂Ｏ→Ｏ₃＋４Ｈ⁺＋４ｅ^-
の反応が起こりオゾン（Ｏ₃）が生成され、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。
従って、電極板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）やオゾン（Ｏ₃）や過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）を発生させ、これら活性酸素種が供給された気液接触部材５に空気を通過させることにより、この気液接触部材５で雑菌が繁殖することを防止でき、気液接触部材５を通過する空気中に浮遊するウィルスを不活化することができる。また、空気中の臭気も気液接触部材５を通過する際に、活性酸素種と反応し、イオン化して溶解するので、空気が脱臭される。

次に、床置き式空気除菌装置１の空気除菌時の動作を説明する。
図１において、操作蓋２Ｄを開くと、図示を省略した操作パネルが内側に設けられており、この操作パネルを操作することで、床置き式空気除菌装置１の運転が開始される。この運転が開始されると、図８に示すように、循環ポンプ１３が駆動され、給水タンク支持皿１０に溜まった水道水が、気液接触部材５に供給される。
この水道水は、電解水供給管１７の散水孔７７（図６）から吐出され、第１分流シート７６上に滴下される。これにより、水道水が第１分流シート７６全体に拡散し、この水道水が第２分流シート８４に落下する。この落下した水道水は第２分流シート８４に浸透して、この第２分流シート８４全体に拡散し、エレメント部Ｅの上部全体に水道水を供給し、これによって、水道水がエレメント部Ｅの波板素材８１及び平板素材８２の隅々に浸透するようになっている。
この気液接触部材５では、エレメント部Ｅの略全面に配置された電極板３２、３３への通電により、エレメント部Ｅの隅々に浸透した水道水が電気分解されて電解水が生成される。

気液接触部材５から滴下した電解水は、下枠７１に形成された排水口７１Ａ（図６）を通じて水受皿９に排出され、この水受皿９の下り勾配を通じて給水タンク支持皿１０内に流入し、そこに貯留される。本構成では、水が循環式となっており、蒸発等により水量が減った場合、給水タンク１１内の水道水が、給水タンク支持皿１０に適量供給される。この給水タンク１１は、開閉蓋２Ｅ（図１参照）を開いて取り出し自在に配置され、この給水タンク１１を取り出して水道水の補給が可能となる。

電解水が浸透した気液接触部材５には、送風ファン７を経て、室内の空気が供給される。この室内の空気は、気液接触部材５のエレメント部Ｅにしみ込んだ電解水に接触あるいは近傍を通過して、再び、室内に吹き出される。この電解水は、室内の空気中に、例えばインフルエンザウィルスが浮遊した場合、その感染に必須の当該ウィルスの表面蛋白（スパイク）を破壊、消失（除去）する機能を持ち、これを破壊すると、インフルエンザウィルスと、当該ウィルスが感染するのに必要な受容体（レセプタ）とが結合しなくなり、これによって感染が阻止される。実証試験の結果、インフルエンザウィルスが浮遊した空気を、本構成の気液接触部材５に通した場合、当該ウィルスを９９％以上除去できることが判明した。

本実施形態によれば、気液接触部材５は、エレメント部Ｅに浸透した水を電気分解してエレメント部Ｅに電解水を行き渡らせることが可能な複数の電極板３２、３３を備えるため、電気分解時に発生する次亜塩素酸やオゾン等の活性酸素種をすぐに空気に接触等させることができる。このため、活性酸素種が時間の経過によって失われる前に、空気に接触等し、気液接触部材から離れた場所に電極を備えた電解槽を配置した従来のものに比べて、除菌効果を向上させることができる。特に、オゾンは短時間で分解してしまうので、オゾンによる除菌効果を飛躍的に向上させることができる。

また、本実施形態によれば、電極板３２、３３は複数の開口３２Ａ、３３Ａが形成されたメッシュ形状であるため、エレメント部Ｅの開口８５を通過する空気は、電極板３３の開口３３Ａを通って流入し、電極板３２の開口３２Ａを通って流出する。このため、電極板３２、３３は、気液接触部材５を通過する空気を殆ど妨げない。

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、エレメント部Ｅを挟み込むように電極板３２、３３を配置したが、これに限定されず、図９に示すように（共通部分は図５と同符号とした）、電極１３２、１３３を第１分流シート７６の上部や下部に離間配置してもよい（図５では、上部に配置した例を示す）。この場合、電極１３２、１３３を、電解水供給管１７に沿って気液接触部材５の幅（長手方向）全域に配置するのが望ましい。この構成によれば、第１分流シート７６に浸透して拡散した水道水を電解水にするので、この電解水をすぐにエレメント部Ｅ全体に行き渡らせることができる。また、電極１３２、１３３が、送風経路に配置されないので、電極１３２、１３３が風を妨げることがない。
また、上記実施形態における平板部材８２の代わりに、図１０に示すように平板形状の電極板２３２、２３３を配置してもよい。この場合、気液接触部材には、複数の電極板２３２、２３３が柵状に配置され、しかも、各電極板２３２、２３３が空気の流れる方向に沿って配置されるので、空気の流れを殆ど妨げない。

上記実施形態では、電極板３２、３３はエレメント部Ｅの前面及び背面の全領域に渡って配置されているが、これに限定されず、例えば、図１１に示すように、エレメントＥに水を供給する電解水供給管３１７の内径を、図９で示した電解水供給管１７の内径よりも大きくして、その供給管３１７内に電極３３２、３３３を内蔵させるようにしてもよい。しかも、この場合、「電解水供給管３１７に設けられた多数の散水孔３７７の開口の合計面積＜電解水供給管３１７の流入口の開口面積（具体的には、電解水供給管３１７の内径面積）」とすることにより、この電解水供給管３１７内の水を加圧状態にすることができる。この場合、水は加圧状態の方が通常の圧力状態よりも電気分解により電解水に溶け込む活性酸素種の量が多くなることが知られているため、除菌効果がより有効な電解水を得ることができる。
更に、上述したエレメント部の上部の幅全域に亘って電極を配置する等、エレメント部の一部の領域に電極を配置する構成であってもよい。また、電極をエレメント部の内部に配置する構成であってもよい。

本発明の一実施形態に係る空気除菌装置を示す斜視図である。 内部構成を示す斜視図である。 筐体の縦断面図である。 気液接触部材の斜視図である。 気液接触部材の断面図である。 エレメント部の断面図である。 電極及びエレメント部の分解斜視図である。 気液接触部材に電解水を滴下する機構を示す系統図である。 変形例における気液接触部材の断面図である。 変形例におけるエレメント部の斜視図である。 変形例におけるエレメント部の断面図である。

符号の説明

１ 床置き式空気除菌装置（空気除菌装置）
５ 気液接触部材
７ 送風ファン（送風機構）
３２ 電極板（電極）
３３ 電極板（電極）
７６ 第１分流シート（浸透部材）
８４ 第２分流シート（浸透部材）
Ｅ エレメント部（浸透部材）

Claims (6)

1. 水が浸透する浸透部材を有する気液接触部材と、
   この気液接触部材に室内空気を送風する送風機構とを備え、
   前記気液接触部材は、前記浸透部材に浸透する水を電気分解して電解水を生成する複数の電極を備えることを特徴とする空気除菌装置。
2. 前記電極は、格子形状に形成され、前記浸透部材の送風空気が供給される領域に配置されることを特徴とする請求項１に記載の空気除菌装置。
3. 前記気液接触部材は、前記浸透部材として、供給された水が滴下される分流シートと、この分流シートの下方に配置されて前記分流シートからの水を受けるエレメント部とを有し、
   前記電極は、前記エレメント部の前面と背面とに配置されることを特徴とする請求項２に記載の空気除菌装置。
4. 前記気液接触部材は、前記浸透部材として、供給された水が滴下される分流シートと、この分流シートの下方に配置されて前記分流シートからの水を受けるエレメント部とを有し、
   前記電極は、前記分流シートに間隙を空けて配置されることを特徴とする請求項１に記載の空気除菌装置。
5. 前記電極は、前記浸透部材に水を供給する電解水供給管に内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載の空気除菌装置。
6. 水が加圧状態となるように前記電解水供給管に設けられた散水孔の開口面積が前記電解水供給管の流入口の開口面積よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項５に記載の空気除菌装置。
   
   

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