JP2008125570A - 空気除菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電解水を用いて効率的にウィルス等を不活化するとともに花粉粒子等を処理する際にニオイの発生を低減することができ、メンテナンスの労力およびコストを低減することのできる空気除菌装置を提供する。
【解決手段】筐体１１内を上下に仕切り、上側の室２２に電解水生成ユニット４５と、電解水が供給される気液接触部材５３とを配置し、下側の室２３に送風ファン３１を配置し、下側の送風ファン３１で吸い込んだ室内空気を、送風経路を通じて、上側の気液接触部材５３に送り、気液接触部材５３で室内空気中のウィルスを不活化して室内に送風する空気除菌装置１において、送風ファン３１の吸い込み側に着脱自在にカバー部材１９を設け、このカバー部材１９と前記気液接触部材５３との間に室内空気中の花粉粒子を除去可能な中性能フィルタ２６を交換自在に配置する。
【選択図】図４

Description

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

従来、電極に電圧を印加することにより水を電気分解して電解水を生成し、この電解水を用いて空気中に浮遊するウィルス等の除去を図った除菌装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この除菌装置は、不織布等からなる加湿エレメントに電解水を供給して、加湿エレメント上で空気中のウィルス等を電解水に接触させ、ウィルス等を不活化することなどにより空気を除菌しようとするものである。
この種の除菌装置では、電解水を用いてウィルス等だけではなく花粉粒子等のアレルゲン物質の活性を抑制させることができ、春先〜秋にかけてスギ、ヒノキ、ブタクサ等各種花粉の飛散する季節にも有効に活用することができる。
特開２００２−１８１３５８号公報

しかしながら、花粉粒子を次亜塩素酸などの活性酸素種を含む電解水に接触させる際に僅かにニオイが生じる場合があった。ニオイが発生する原因は定かではないが、ニオイに敏感なユーザにとっては気になる問題となっていた。
また、花粉粒子はウィルス等の空中浮遊微生物と比較して一般に粒径が大きく、内部に電解水を浸透させにくい。このため、電解水を用いてこの様な粒径が大きな物質を空気中から効率良く除去するのは困難であるとともに、電解水の消費量が増加するという問題があった。
また、花粉粒子を加湿エレメント上で処理する際に花粉粒子が加湿エレメントに付着するため、加湿エレメントのメンテナンスに要する労力およびコストが大きくなるという課題もあった。
本発明の課題は、電解水を用いて効率的にウィルス等を不活化するとともに花粉粒子等を処理する際にニオイの発生を低減することができ、メンテナンスの労力およびコストを低減することのできる空気除菌装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の空気除菌装置は、筐体内を上下に仕切り、上側の室に電解水生成ユニットと、電解水が供給される気液接触部材とを配置し、下側の室に送風ファンを配置し、下側の送風ファンで吸い込んだ室内空気を、送風経路を通じて、上側の気液接触部材に送り、気液接触部材で室内空気中のウィルスを不活化して室内に送風する空気除菌装置において、前記送風ファンの吸い込み側に着脱自在にカバー部材を設け、このカバー部材と前記気液接触部材との間に室内空気中の花粉粒子を除去可能な中性能フィルタを交換自在に配置したことを特徴とする。
上記構成によれば、送風ファンの吸込側に着脱自在にカバー部材を設け、このカバー部材と気液接触部材との間に室内空気中の花粉粒子を除去可能な中性能フィルタをするので、花粉粒子と電解水との作用により生じるニオイの発生を低減することができる。また、上記従来の加湿エレメントに相当する気液接触部材には花粉粒子が所定の程度除去された室内空気を送風する構成としているので、粒径の大きな花粉粒子を処理するために電解水の消費量が増大するのを防ぐことができる。また、気液接触部材に花粉粒子が付着する程度を低減することができ、気液接触部材を長寿命化することができ、メンテナンスの労力およびコストを低減できる。また、中性能フィルタを筐体に対して着脱自在なカバー部材と気液接触部材との間に交換自在に配置するので、中性能フィルタが花粉粒子等により目詰まりした場合にはカバー部材を取り外して簡易に交換することができ、メンテナンスの労力が低減する。

また、上記構成の空気除菌装置において、前記中性能フィルタは、粒径１μｍの粒子に対して４５％〜５０％程度の捕集効率を有することが好ましい。
この構成によれば、飛散する過程において微粒子化された、粒径１μｍ程度の花粉粒子に対しても４５％〜５０％程度捕集することができる。

また、上記構成の空気除菌装置において、前記中性能フィルタは、濾材がプリーツ状に折り畳まれていることが好ましい。
この構成によれば、中性能フィルタは濾材がプリーツ状に折り畳まれているため、空気と濾材との接触面積を増大することができ、花粉粒子の捕集量を増大させることができる。一方、濾材の厚さを厚くする場合や目のより細かいフィルタを使用する場合と比較すると、圧力損失が低く、大風量を処理することができる。

また、上記構成の空気除菌装置において、前記カバー部材と前記中性能フィルタとの間に粗粒子を除去可能な粗塵フィルタが着脱自在に配置されることが好ましい。
この構成によれば、例えば、１０μｍ〜３０μｍなどの粒径を有する粗大粒子状物質としての花粉粒子を粗塵フィルタにおいて捕集することができる。

本発明によれば、電解水を用いて花粉粒子等を処理する際にニオイの発生を低減することができ、メンテナンスの労力およびコストを低減することができる。

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は、本発明を適用した実施の形態に係る空気除菌装置１の外観斜視図である。
図１に示すように、空気除菌装置１は縦長に形成された箱形の筐体１１を有し、例えば床置き設置される。筐体１１には、この筐体１１の両側面の下部に吸込グリル１２が形成されるとともに、この筐体１１の前面の下端部に吸込口１５が形成されている。

また、筐体１１の上面には吹出口１３が形成され、この吹出口１３には空気を吹き出す方向を変化させるためのルーバー２０が設けられている。このルーバー２０は、運転停止時には上記吹出口１３を閉塞するように構成されている。

空気除菌装置１は、吸込グリル１２及び吸込口１５を介して設置室内の空気を吸い込んで除菌し、この除菌された空気を吹出口１３から排出することで、室内空気を清浄化させる装置である。
ここで、室内空気の清浄化とは、室内空気中に含まれるウィルス等の空中浮遊微生物を不活化させたり、花粉粒子等のアレルゲン物質の活性を抑制させたり、フィルタなどに空中浮遊粒子状物質を捕集させることにより空気中からこれらの物質を除去させることを含む。また、本実施の形態において、粒子とは観測可能な長さ、幅、厚さを持つ粒状の小物体をいい、花粉粒子を含む。

筐体１１の上面には、吹出口１３の前面側に配置された操作蓋１６Ａと、この操作蓋１６Ａに横並びに配置されたタンク用開閉蓋１４Ａとが形成されている。操作蓋１６Ａを開くと、空気除菌装置１の各種操作を行う操作パネル１６（図４参照）が露出し、タンク用開閉蓋１４Ａを開くと、タンク取出口１４を介して後述する給水タンク４１（図４参照）を出し入れ可能となっている。

また、筐体１１の両側面の上部にはそれぞれ把持部１７が形成されている。これら把持部１７は筐体１１を手持ちする際に手を掛けるための凹部であり、運搬時に空気除菌装置１を一人で持ち上げて移動できるようになっている。

また、筐体１１の前面には、上下方向に並べられた上側カバー部材１８及び下側カバー部材（カバー部材）１９がそれぞれ着脱自在に配置されており、これら上側カバー部材１８及び下側カバー部材１９を取り外すと筐体１１の内部構成が露出するようになっている。また、下側カバー部材１９は、この下側カバー部材１９の下端部に、筐体１１の背面側に向けて湾曲した円弧部１９Ａを備え、この円弧部１９Ａに上記吸込口１５が形成されている。

下側カバー部材１９は、例えば、図２に示すように、下端部（円弧部１９Ａ）に形成された下フック８４と、上端部に形成された上フック８５とを備える。下フック８４は、筐体１１の両側板９１の前面側下部に形成された引掛け溝部９２（図３参照）に引掛けて係合可能に構成されている。また、筐体１１の両側板９１の前面側には、上フック８５に対応する位置にこの上フック８５が係止されるラッチ部９３が形成されている。

このラッチ部９３は、筐体１１の奥行き方向に移動する基部９３Ａと、この基部９３Ａの上下にヒンジ連結された爪部９３Ｂとを備える。これら爪部９３Ｂは、基部９３Ａに位置に応じて開閉する。上フック８５の先端部８５Ａが基部９３Ａの表面に当接して、この基部９３Ａを筐体１１の奥行き方向に押し込むと、この基部９３Ａの移動に伴って爪部９３Ｂが閉じる。基部９３Ａは一度奥行き方向に押されると、押し込まれた位置（不図示）で保持されるため、爪部９３Ｂに先端部８５Ａが狭持されることにより、下側カバー部材１９を簡単に閉じることができる。

一方、上フック８５を介して、ラッチ部９３の基部９３Ａを再度押し込むと、この基部９３Ａの保持が解除されて、当該基部９３Ａは初期位置（図２参照）に復帰する。これに伴い、爪部９３Ｂが開くことにより、上フック８５の先端部８５Ａが爪部９３Ｂから離脱することにより、下側カバー部材１９を簡単に開くことができる。このように、下側カバー部材１９は、工具などを使用することなく、簡単に筐体１１に着脱することができる。
また、上側カバー部材１８についても、上記した下側カバー部材１９と同様の構成を備え、筐体１１に対して着脱自在に構成されている。

次に、空気除菌装置１の内部構成を説明する。
筐体１１には、図３および図４に示すように、この筐体１１の内部を上下に仕切る支持板２１が設けられ、上側の室２２と下側の室２３とに区分けされている。この下側の室２３には、送風ファン３１及びファンモータ３２が配置されるとともに、仕切板２４を介して、把手部５７Ａを有する排水タンク５７が筐体１１の前面側に引き出し可能に収容されている。これら送風ファン３１及びファンモータ３２と排水タンク５７とは横並びに配置されている。

また、送風ファン３１と吸込口１５との間、すなわち、下側の室２３における下側カバー部材１９（図１、図２）との対向する位置には図３に示すようにフィルタユニット３４が着脱自在に配置されている。このフィルタユニット３４は、仕切板２４および支持板２１等によって形成された枠部９４にはめ込まれて配置されており、この枠部９４に形成された留め付け部材９５によって当該枠部９４に固定されている。この留め付け部材９５を回転させると、フィルタユニット３４は枠部９４から離脱し、このフィルタユニット３４を簡単に筐体１１の全面側に取り外すことができるようになっている。

フィルタユニット３４は、図４に示すように捕集効率の異なる２枚のフィルタを備えて構成されている。下側カバー部材１９側に配置されるのは粗塵フィルタ２５であり、この粗塵フィルタ２５は吸込グリル１２及び吸込口１５を通じて吸い込まれた空気中の塵埃など粒径の大きなものを捕集する。粗塵フィルタ２５の内側に配置されるのは中性能フィルタ２６であり、この中性能フィルタ２６は粗塵フィルタ２５を通過した例えば粒径１０μｍ以上の粒子を高効率（例えば、捕集効率９５％程度）に捕集するものである。このフィルタユニット３４によって空気中に浮遊する花粉や塵埃等が除去され、この除去された空気が送風ファン３１を介して上側の室２２に供給される。

ここで、粗塵フィルタ２５は、いわゆるプレフィルタ等と称されるもので、糸くずや髪の毛、綿埃等が除去される。粗塵フィルタ２５としては、例えば質量法などにより測定した場合、粒径１０〜１００μｍ程度の粗大粒子を平均捕集効率５０％以上程度に捕集するものであることが好ましい。粗塵フィルタ２５を中性能フィルタ２６の上流側に配置することによりこれらの粗大粒子が所定の程度除去された空気を中性能フィルタ２６に供給することができ、これら粗大粒子による中性能フィルタ２６の目詰まり等を低減することができる。また、この粗塵フィルタ２５は、水洗いや掃除機で吸引する等の方法により捕集された粗大粒子を簡易に除去可能に構成されていることが好ましい。

一方、中性能フィルタ２６は、例えば比色法などにより粒径１〜１０μｍ程度の粒子を平均捕集効率７０％〜８０％程度に捕集するものであることが好ましく、７５％〜８０％程度に捕集できることがより好ましい。このとき初期圧力損失は７５〜８５Ｐａ程度であることが好ましい。また、最終圧力損失は１４０〜１６０Ｐａ程度であることが好ましい。

また、この中性能フィルタ２６は、粒径１〜１０μｍ程度の粒子を上記の様に平均捕集効率７０％〜８０％程度に捕集すると同時に、粒径が１μｍ程度の粒子については４５％〜５０％程度の捕集効率を有することが好ましい。また、より好ましくは、０．７μｍ程度の粒子について３５％〜４０％程度の捕集効率を有することが好ましく、０．３μｍ程度の粒子については３０％程度の捕集効率を有することが更に好ましい。

本実施の形態では、中性能フィルタ２６は、例えば、濾材２６ａとして繊維を三次元に絡み合わせた不織布を用い、枠体２６ｂ内にプリーツ状に折り畳まれた濾材２６ａが収容された構造をしている。図５に示すように、濾材２６ａをプリーツ状に折り畳むことにより通風面積を増大することができ、通風抵抗を上げずに花粉粒子等の捕集量を増大させることができる。

この様な中性能フィルタ２６の具体例として、本実施の形態では図６〜図８に示す性能を有する日本バイリーン株式会社製の不織布を用いた中性能フィルタ２６を使用した。図６は、試験ダストＪＩＳ１１種を用いた場合の粉じん供給量（ｇ／ユニット）に対する中性能フィルタ２６の粉じん除去効率（捕集効率）（％）を示したものである。試験ダストの概略の粒径は２μｍである。図６に示すように、粉じん供給量０〜４．４ｇ／ユニットの範囲内で、７６％〜７８％からの捕集効率を有する。なお、初期比色法効率は７６％であり、平均比色法効率は７７％である。

一方、図７（ａ）に示すように、圧力損失は、粉じん供給量０〜４．４（ｇ／ユニット）の範囲で８０〜１５０（Ｐａ）程度を示し、図７（ｂ）に示すように風量４〜１０（ｍ³／ｍｉｎ）の範囲において３５〜１０５（Ｐａ）の範囲を示した。また、図８に粒子径毎の捕集効率を示すように、０．３μｍ程度の粒子に対して３０％程度の捕集効率を有し、粒径０．７μｍの粒子に対して３８％程度の捕集効率を有し、粒径１μｍ程度の粒子に対しては４８％程度の捕集効率を有し、粒径１．４μｍ程度の粒子に対しては６５％程度の捕集効率を示した。この様に、粒径が１０μｍ以上の粒子について高効率に捕集するとともに、粒径が１μｍ程度以下の粒子についても概ね３０％以上の捕集効率で捕集することができる。その一方で、濾材をプリーツ状に折り畳んだ構造とすることで捕集効率の高効率化に伴う圧力損失の増大を抑制している。

次に、図４に戻り、筐体１１の支持板２１で仕切られた上側の室２２内の構成について説明する。上側の室２２には、図４に示すように、送風ファン３１及びファンモータ３２の上方に電装ボックス３９が配置され、この電装ボックス３９の上方に気液接触部材５３が配置されている。この気液接触部材５３と電装ボックス３９との間には、気液接触部材５３から滴下した水を受ける水受皿４２が配置されている。この水受皿４２は、深底に形成された貯留部４２Ａを備え、この貯留部４２Ａは上記排水タンク５７の上方に延在している。電装ボックス３９には、空気除菌装置１を制御する制御部（図示略）を構成する各種デバイスが実装された制御基板や、ファンモータ３２に電源電圧を供給する電源回路等の各種電装部品が収容されている。

貯留部４２Ａの上には給水タンク４１が配設され、給水タンク４１から貯留部４２Ａに水を供給可能な構成となっている。詳細には、給水タンク４１の下端に形成された給水口にはフロートバルブが設けられ、貯留部４２Ａの水面が給水口よりも下になると、このフロートバルブが開放されることにより、給水タンク４１から必要量の水が供給され、貯留部４２Ａの水位が一定に保たれる仕組みとなっている。

また、貯留部４２Ａの上には、図４に示すように、気液接触部材５３に供給する電解水を生成する電解水生成ユニット４５が配置されている。この電解水生成ユニット４５は、循環ポンプ４４と電解槽４６とを備えて構成され、循環ポンプ４４は、制御部の制御に従って回転数を変更することにより、循環量を変更可能に動作する。循環ポンプ４４の吐出口には、貯留部４２Ａに貯留された水を汲み上げて気液接触部材５３に供給する供給管７１が接続され、この供給管７１には循環ポンプ４４と気液接触部材５３との間で分岐する分岐管７２を介して電解槽４６が接続されている。この電解槽４６は、後述するように複数の電極を内蔵し、これら電極間に、制御部から供給される電圧を印加することにより、水を電解して電解水を生成する。電解槽４６の上面には、この電解槽４６で生成した電解水を排出する排出口４６Ａが形成され、この排出口４６Ａには電解水を貯留部４２Ａに返送する返送管７３が接続されている。

また、貯留部４２Ａの上には、この貯留部４２Ａの入口部分に当該貯留部４２Ａに流れ込む水に混入する固形物を捕集するフィルタ部材７４が配置されている。本構成では、返送管７３の出口は、このフィルタ部材７４の上方に配置され、水とともに電解槽４６から排出された固形物（例えば、電極表面に形成されたスケール成分）をも捕集可能となっている。このフィルタ部材７４によって、水受皿４２を介して気液接触部材５３と電解水生成ユニット４５とを循環される水に含まれる固形物が捕集されるため、この固形物が気液接触部材５３に流入し、この気液接触部材５３の目詰まりの発生が防止される。

また、本実施形態では水受皿４２に貯留された水を適宜排出可能に構成されている。具体的には、貯留部４２Ａの下部には排水管５５（図９Ａ）が連結されるとともに、この排水管５５を開閉させる排水バルブ５６（図９Ａ参照）が設けられている。そして、排水管５５の先端は、上記排水タンク５７の上方に延びており、排水バルブ５６を開放することにより、水受皿４２上の水が排水タンク５７に排出される。

気液接触部材５３の上部には、この気液接触部材５３上に均一に電解水を分散させるための散水ボックス５１が組み付けられている。この散水ボックス５１は、電解水を一時的に貯留するトレー部材を備え、このトレー部材の側面に複数の散水孔（図示略）が開口し、この散水孔から気液接触部材５３に対して電解水を滴下するようになっている。

気液接触部材５３は、ハニカム構造を持ったフィルタ部材である。詳細には、気液接触部材５３は、気体に接触するエレメント部をフレームにより支持する構造を有する。エレメント部は、波板状の波板部材と平板状の平板部材とが積層されて構成され、これら波板部材と平板部材との間に略三角状の多数の開口が形成されている。従って、エレメント部に空気を通過させる際の気体接触面積が広く確保され、電解水滴下が可能で、目詰まりしにくい構造になっている。

また、気液接触部材５３の上面には、散水ボックス５１から滴下される電解水をエレメント部に効率よく分散させるため、分流シート（図示略）が配設されている。この分流シートは、液体の浸透性を有する繊維材料からなるシート（織物、不織布等）であり、気液接触部材５３の厚み方向断面に沿って一又は複数設けられる。

ここで、気液接触部材５３の各部（フレーム、エレメント部、及び分流シートを含む）には、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）又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樹脂を用いるものとする。
また、気液接触部材５３の各部には親水性処理が施され、電解水に対する親和性が高められており、これによって、気液接触部材５３の電解水の保水性（湿潤性）が保たれ、後述する活性酸素種（活性酸素物質）と室内空気との接触が長時間持続される。さらに、気液接触部材５３には防かび作用を持つ電解水が滴下されるため、気液接触部材５３に防かび対策（防かび剤の塗布等）を施さなくても、かびの繁殖等を避けることができる。

次に、図１０を参照して空気除菌装置１における空気の流れを説明する。
上述のように、筐体１１の下側の室２３には送風ファン３１が設けられている。この送風ファン３１の送風口３１Ａは、図１０に示すように、筐体１１の背面側部分において上向きに設けられ、支持板２１には、送風口３１Ａに重なる位置において開口が設けられている。この支持板２１の開口は、上側の室２２の背面側において上下に延びる空間１Ａに連通する。このため、吸込グリル１２および吸込口１５を介して筐体１１内に吸い込まれた室内空気はフィルタユニット３４を通過して、花粉粒子等が除去された空気は送風ファン３１の送風口３１Ａから吹き出される。送風口３１Ａから吹き出された空気は、図１０中に矢印で示すように空間１Ａを通り、気液接触部材５３の背面に吹き付けられる。

本構成では、この空間１Ａには、筐体１１の背面側に配置される第１導風部材８１を備える。この第１導風部材８１の上部には、分流板８２が配置されており、空間１Ａを流れる空気を均一に気液接触部材５３の背面に吹き付け可能となっている。
また、気液接触部材５３を介して、筐体１１の前面側の空間１Ｂには、この気液接触部材５３を通過した空気を吹出口１３に導く第２導風部材８３が配置されている。この第２導風部材８３は、空間１Ｂ内の空気を吹出口１３に導く機能と、気液接触部材５３から空気とともにこの空間１Ｂに吹き出された水（いわゆる飛び水）を受ける機能とを有する。具体的には、第２導風部材８３は、この第２導風部材８３の内側の底面８３Ａが気液接触部材５３に向けて下り勾配に形成されており、この底面８３Ａの先端部が水受皿４２の上方に延在する。このため、空間１Ｂに吹き出された水は、第２導風部材８３の内側の底面８３Ａを通じて水受皿４２に戻される。

気液接触部材５３を通過した空気は、上記第２導風部材８３に導かれて吹出口１３の下方に配設された吹出口フィルタ３６を通って排気される。この吹出口フィルタ３６は、吹出口１３から筐体１１内部への異物の進入を防止するためのフィルタである。吹出口フィルタ３６は、網や織物または不織布等（図示略）を備えており、これらの材料としては、合成樹脂、好ましくは気液接触部材５３を構成する材料が好ましい。また、吹出口フィルタ３６は、気液接触部材５３を通過した空気の通風抵抗を著しく増加させないよう、適度に目の粗いものであることが好ましい。

図１１は、電解水の供給の様子を説明する図であり、図１１（Ａ）は、空気除菌機構の構成を示す模式図であり、図１１（Ｂ）は電解槽４６の構成を詳細に示す図である。
この図１１を参照して、気液接触部材５３に対する電解水の供給について説明する。なお、本実施の形態では、給水タンク４１に水道水を入れて空気除菌装置１を動作させる場合について説明する。

水道水を入れた給水タンク４１が空気除菌装置１にセットされると、上述のように、給水タンク４１から水受皿４２に水道水が供給され、水受皿４２の水位が所定のレベルに達する。水受皿４２内の水は循環ポンプ４４によって汲み上げられて、その一部が電解槽４６に供給される。この電解槽４６には、図１１（Ｂ）に示すように、一方が正、他方が負となる対の電極４７、４８を備え、これら電極４７、４８間に電圧を印加することにより、電解槽４６に流入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４７、４８は、例えばベースがチタン（Ｔｉ）で皮膜層がイリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）から構成された電極板であり、この電極４７、４８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４７、４８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、
水に含まれる塩化物イオン（Ｃｌ^-：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、塩素（Ｃｌ₂）が発生する。さらにこの塩素は水と反応し、
Ｃｌ₂＋Ｈ₂Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）と塩化水素（ＨＣｌ）が発生する。

アノード電極で発生した次亜塩素酸は広義の活性酸素種に含まれるもので、強力な酸化作用や漂白作用を有する。次亜塩素酸が溶解した水溶液、すなわち空気除菌装置１により生成される電解水は、ウィルス等の不活化、殺菌、有機化合物の分解等、種々の空気清浄効果を発揮する。このように、次亜塩素酸を含む電解水が散水ボックス５１から気液接触部材５３に滴下されると、送風ファン３１により吹き出された空気が気液接触部材５３において次亜塩素酸と接触する。これにより、空気中に浮遊するウィルス等が不活化されるとともに、当該空気に含まれる臭気物質が次亜塩素酸と反応して分解され、或いはイオン化して溶解する。従って、空気の除菌及び脱臭がなされ、清浄化された空気が気液接触部材５３から排出される。

活性酸素種によるウィルス等の不活化の作用機序として、インフルエンザウィルスの例を挙げる。上述した活性酸素種は、インフルエンザの感染に必須とされるインフルエンザウィルスの表面蛋白（スパイク）を破壊、消失（除去）する作用を有する。この表面蛋白が破壊された場合、インフルエンザウィルスと、インフルエンザ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、感染が阻止される。このため、空気中に浮遊するインフルエンザウィルスは、気液接触部材５３において活性酸素種を含む電解水に接触することにより、いわば感染力を失うこととなり、感染が阻止される。

この空気除菌装置１が、例えば幼稚園や小・中・高等学校、介護保険施設、病院等のいわゆる大空間に設置された場合であっても、電解水ミスト自体を室内に向けて噴霧するのではなく、電解水により清浄化（除菌、脱臭等）された空気を送風することで、清浄化された空気を大空間内で広く行き渡らせることが可能になり、大空間での空気除菌及び脱臭を効率よく行うことができる。

また、散水ボックス５１から気液接触部材５３に滴下された電解水は気液接触部材５３を伝って下方に移動し、水受皿４２に落ちる。水受皿４２に落ちた電解水は再び循環ポンプ４４によって汲み上げられ、電解槽４６を経て気液接触部材５３に供給される。このように、本実施形態における構成では水が循環式となっており、少量の水を有効に利用することで、長時間にわたって効率よく空気の除菌を行える。また、蒸発等により電解水循環部２を循環する水量が減った場合には、給水タンク４１内の水が水受皿４２に適量供給される。

以上説明した本実施の形態によれば、筐体１１の下側の室２３にフィルタユニット３４を配置するとともに、これらフィルタユニット３４の通風面に対向する位置に下側カバー部材１９を配置している。下側カバー部材１９は筐体１１から着脱自在に設けられており、この下側カバー部材１９を取り外すことにより、フィルタユニット３４が露出する。フィルタユニット３４は、図３に示すように、仕切板２４及び支持板２１等によって形成された枠部９４にはめ込まれて配置されており、この枠部９４に形成された留め付け部材９５によって、当該枠部９４に固定されている。この留め付け部材９５を回転させると、フィルタユニット３４は枠部９４から離脱するため、このフィルタユニット３４を簡単に筐体１１の前面側に取り外すことができる。そして、このフィルタユニット３４を構成する粗塵フィルタ２５については洗浄あるいは掃除機等により吸引することで粗塵フィルタ２５に付着した塵埃を掃除して除去することができる。また、中性能フィルタ２６が目詰まりした際には簡易に新たな中性能フィルタ２６と交換することができ、メンテナンスの労力が低減される。なお、本実施の形態では、フィルタユニット３４を捕集効率の異なる２枚のフィルタ（粗塵フィルタ２５および中性能フィルタ２６）を用いて構成しているので、気液接触部材５３に供給すべき空気の質（粉じん含有量等）に応じて組み合わせるフィルタの捕集効率を適宜替えて、適切なフィルタの組み合わせとすることもできる。

また、本実施形態によれば、中性能フィルタ２６は室内空気中の花粉粒子を除去可能なものであり、粒径が１０μｍ〜２００μｍ程度の花粉粒子を高効率に捕集できるので、粒径の大きく電解水が内部に浸透しにくい花粉粒子を処理するために電解水の消費量が増大するのを防止することができる。また、花粉粒子と電解水との作用により気液接触部材５３において生じるニオイの発生を低減することができる。また、従来の加湿エレメントに相当する気液接触部材５３には花粉粒子が所定の程度除去された室内空気を送風する構成としているので、気液接触部材５３に花粉粒子が付着する程度を低減することができ、気液接触部材５３が長寿命化され、メンテナンスの労力およびコストを低減できる。更に、花粉粒子が懸濁した電解水が循環することが防止されているので、気液接触部材５３の汚れの付着を防止するとともにフィルタ部材７４の汚れの堆積を軽減し、フィルタ部材７４のメンテナンスの手間も低減させることができる。

また、本実施の形態の中性能フィルタ２６は、粒径が１μｍ程度の粒子についても４５％〜５０％程度の捕集効率を有するように構成されたので、花粉粒子が飛散する過程において破砕して微粒子化したものについても所定の程度捕集することができる。また、本実施の形態の中性能フィルタ２６として、粒径が０．７μｍ程度の粒子について３５％〜４０％程度の捕集効率を有し、０．３μｍ程度の粒子については３０％程度の捕集効率を有するものを用いることで、たばこの煙に含まれる０．０１μｍ〜０．５μｍ程度の微粒子状物質についても所定の程度捕集することができる。

さらに、中性能フィルタ２６は濾材２６ａがプリーツ状に折り畳まれているため、空気と濾材２６ａとの接触面積を増大することができ、花粉粒子の捕集量を増大させることができる。一方、濾材２６ａの厚さを厚くする場合や目のより細かいフィルタを使用する場合と比較すると、圧力損失が低く、大風量を処理することができる。
例えば、ＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）の様に、０．３μｍの粒子に対しても９９．９７％以上の捕集効率を有するようなものを用いる場合には、花粉粒子やたばこの煙等をＨＥＰＡフィルタにおいてほぼ捕集することができるが、圧力損失が大きくなり、送風ファン３１の能力を上げる必要が生じる。しかしながら、本実施の形態の様に、中性能フィルタ２６を用い、濾材２６ａをプリーツ状に折り畳んだものを使用することで、花粉粒子（１０μｍ〜２００μｍ）を高効率に捕集しつつ、圧力損失の問題を解消し、ウィルス等の微生物については電解水を用いて効率的に不活化することができる。

また、本実施の形態では、支持板２１で上下に仕切られた下側の室２３に送風ファン３１を配置し、筐体１１の両側面の下部に形成された吸込グリル１２および筐体１１の前面の下端部に形成された吸込口１５から室内の空気を吸い込み、上側の室２２に配置された気液接触部材５３に空気を供給する構成としている。花粉粒子は概ね粒径が１０μｍ以上あり、ウィルス等の空中浮遊微生物と比較すると粒径が大きく、沈降しやすい。中性能フィルタ２６はこの下側の室２３に配置されているので、沈降しやすい花粉粒子等の粒径の比較的大きな粒子を効率よく捕集することができる。また送風ファン３１により筐体１１の下側に配置された吸込グリル１２および吸込口１５から空気を吸い込む構成としているので、床面に沈降しがちな粒径１０μｍ以上の粗大粒子を強制的に吸い込むことができ、床面近傍の空気も清浄化することができる。

但し、本実施の形態に係る空気除菌装置１は、本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能なのは勿論である。
例えば、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であても、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、本実施形態では、給水タンク４１により水道水を供給する例について説明している。水道水には殺菌を目的として塩素化合物が添加されているため、塩化物イオンが含まれており、この塩化物イオンが反応して次亜塩素酸及び塩酸が生成される。これは水道水を用いた場合に限定されるものではなく、電解槽４６に供給された水が、ハロゲン化合物の添加または混入によりハロゲン化物イオンを含む水となっていれば、同様の反応によりハロゲンを含む活性酸素種が生成される。

また、空気除菌装置１において、イオン種が希薄な水（純水、精製水、井戸水、一部の水道水等を含む）を用いた場合も同様の反応を起こさせることが可能である。すなわち、イオン種が希薄な水にハロゲン化合物（食塩等）を添加すれば、同様の反応が起こり、活性酸素種を得ることができる。また、本実施形態では、出し入れ自在な給水タンク４１による給水方式としたが、この給水タンク４１の代わりに、例えば水道管を接続して、市水を直接導く水配管給水方式としてもよいことは云うまでもない。

本実施の形態に係る空気除菌装置の外観を示す斜視図である。 上側カバー部材および下側カバー部材を筐体から着脱する機構を説明するための図である。 下側カバー部材を筐体から取り外した状態を示す斜視図である。 空気除菌装置の内部構成を示す斜視図である。 中性能フィルタの濾材の折り畳み構造を説明するための図である。 中性能フィルタの性能を示す図であり、粉じん供給量に対する除去効率を示す図である。 中性能フィルタの性能を示す図であり、粉じん供給量および風量に対する圧力損失を示す図である。 中性能フィルタの性能を示す図であり、粒径に対する捕集効率を示す図である。 気液接触部材と電解水生成ユニットとを示す斜視図である。 空気除菌装置の内部構成を示す右側断面視図である。 電解水の供給の様子を説明する図であり、（Ａ）は空気除菌機構の構成を示す模式図であり、（Ｂ）は電解槽の構成を詳細に示す図である。

符号の説明

１ 空気除菌装置
２ 電解水循環部
１１ 筐体
１２ 吸込グリル
１３ 吹出口
１５ 吸込口
１８ 上側カバー部材
１９ 下側カバー部材
２１ 支持板
２２ 上側の室
２３ 下側の室
２４ 仕切板
２５ 粗塵フィルタ
２６ 中性能フィルタ
２６ａ 濾材
２６ｂ 枠体
３１ 送風ファン
３４ フィルタユニット
４１ 給水タンク
４４ 循環ポンプ
４５ 電解水生成ユニット
４６ 電解槽
４７ 電極
５３ 気液接触部材

Claims (4)

1. 筐体内を上下に仕切り、上側の室に電解水生成ユニットと、電解水が供給される気液接触部材とを配置し、下側の室に送風ファンを配置し、下側の送風ファンで吸い込んだ室内空気を、送風経路を通じて、上側の気液接触部材に送り、気液接触部材で室内空気中のウィルスを不活化して室内に送風する空気除菌装置において、
   前記送風ファンの吸い込み側に着脱自在にカバー部材を設け、このカバー部材と前記気液接触部材との間に室内空気中の花粉粒子を除去可能な中性能フィルタを交換自在に配置したことを特徴とする空気除菌装置。
2. 請求項１記載の空気除菌装置において、
   前記中性能フィルタは、粒径１μｍ程度の粒子に対して４５％〜５０％程度の捕集効率を有することを特徴とする空気除菌装置。
3. 請求項１または２記載の空気除菌装置において、
   前記中性能フィルタは、濾材がプリーツ状に折り畳まれていること、
   を特徴とする空気除菌装置。
4. 前記カバー部材と前記中性能フィルタとの間に粗粒子を除去可能な粗塵フィルタが着脱自在に配置されたこと、
   を特徴とする空気除菌装置。

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