JP2009233059A

JP2009233059A - 空気清浄装置

Info

Publication number: JP2009233059A
Application number: JP2008082097A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Maekawa; 哲也前川; Junichi Watanabe; 純一渡邉; Takahiro Miyata; ▲隆▼弘宮田
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-10-15
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: JP4915958B2

Abstract

【課題】フィルタや大風量のファンを用いることなく空気を強力に浄化することのできる空気清浄装置を提供する。
【解決手段】本発明の空気清浄装置を、空気中の処理対象物質を導入した後に排出するチャンバ１と、過酸化水素水を霧化させて生成した過酸化水素ミストＭ１をチャンバ１内に供給する過酸化水素ミスト供給手段２と、遷移金属イオンを含む水溶液を霧化して生成した遷移金属イオンミストＭ２をチャンバ１内に供給する遷移金属イオンミスト供給手段３と、を具備したものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気清浄装置に関する。

従来の空気清浄装置は、活性炭等を有するフィルタと、このフィルタに空気を通過させるための風圧を生じさせるファンを具備したものが一般的である（特許文献１参照）。このようなフィルタを用いた空気清浄装置においては、空気の清浄能力は、フィルタの性能やファンの風力に大きく依存する。したがって、フィルタが劣化した場合には清浄能力は大幅に低下する。また、清浄能力を向上させるにはファンの風量を大きくする必要があり、風量を大きくした場合には清浄能力は向上するものの騒音が問題となる。
特開２００６−２３０６２６号公報

本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、フィルタや大風量のファンを用いることなく空気を強力に浄化することのできる空気清浄装置を提供することを、課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明の空気清浄装置を、空気中の処理対象物質を導入した後に排出するチャンバ１と、過酸化水素水を霧化させて生成した過酸化水素ミストＭ１をチャンバ１内に供給する過酸化水素ミスト供給手段２と、遷移金属イオンを含む水溶液を霧化して生成した遷移金属イオンミストＭ２をチャンバ１内に供給する遷移金属イオンミスト供給手段３と、を具備したものとする。このようにすることで、チャンバ１内にて過酸化水素ミストＭ１と遷移金属イオンミストＭ２とを反応させてヒドロキシラジカルを大量に生成し、この大量のヒドロキシラジカルを用いて空気清浄を行うことができる。したがって、フィルタや大風量のファンを用いることなく空気を強力に浄化することが可能となる。

上記構成の空気清浄装置においては、チャンバ１内に電界を発生させる電界発生手段４０と、電界発生手段４０によってチャンバ１内の空気の流れ方向とは逆方向の電気的吸引力を受けるように過酸化水素ミストＭ１と遷移金属イオンミストＭ２の少なくとも一方を帯電させる帯電手段４１と、を具備することが好適である。このようにすることで、チャンバ１内にて過酸化水素ミストＭ１や遷移金属イオンミストＭ２を長時間貯留させることができる。この過酸化水素ミストＭ１と遷移金属イオンミストＭ２が順次反応していくことで、チャンバ１内にてヒドロキシラジカルを高効率で生成することが可能となる。

また、過酸化水素ミストＭ１と遷移金属イオンミストＭ２を異極に帯電させる帯電手段６０を具備することも好適である。このようにすることで、チャンバ１内にて過酸化水素ミストＭ１と遷移金属イオンミストＭ２を電気的吸引力によって引き合わせ、ヒドロキシラジカルを高効率で生成させることができる。加えて、過酸化水素ミストＭ１同士、および、遷移金属イオンミストＭ２同士は反発するので、各ミストＭ１，Ｍ２の凝縮や再結合によるロスを軽減することができる。

また、上記課題を解決するために本発明の空気清浄装置を、空気中の処理対象物質を導入した後に排出するチャンバ１と、過酸化水素水を霧化させて生成した過酸化水素ミストＭ１をチャンバ１内に供給する過酸化水素ミスト供給手段２と、チャンバ１内の過酸化水素ミストＭ１に紫外線を照射する紫外線照射手段６５と、を具備したものとする。このようにすることで、チャンバ１内にて過酸化水素ミストＭ１を紫外線照射により反応させてヒドロキシラジカルを大量に生成し、この大量のヒドロキシラジカルを用いて空気清浄を行うことができる。したがって、フィルタや大風量のファンを用いることなく空気を強力に浄化することが可能となる。

上記構成の空気清浄装置においては、チャンバ１内に電界を発生させる電界発生手段４０と、電界発生手段４０によってチャンバ１内の空気の流れ方向とは逆方向の電気的吸引力を受けるように過酸化水素ミストＭ１を帯電させる帯電手段４１と、を具備することが好適である。このようにすることで、チャンバ１内にて過酸化水素ミストＭ１を長時間貯留させることができる。この滞留する過酸化水素ミストＭ１に対して紫外線を照射することで、チャンバ１内にてヒドロキシラジカルを高効率で生成することが可能となる。

また、上記したいずれの空気清浄装置においても、上記過酸化水素ミスト供給手段２は、放電電極２６と、放電電極２６に水を供給する水供給部２８と、放電電極２６に対して高電圧を印加する高電圧印加部２９と、から成るものであることや、或いは、微細な貫通孔１２を有する絶縁スペーサ９の両側に電極を配置した放電部８と、放電部８の電極間に高電圧を印加して貫通孔１２内でマイクロプラズマを生じさせる高電圧印加部１１と、放電部８の貫通孔１２の下流側に水を供給して過酸化水素水を生成する水供給部１３と、生成した過酸化水素水を霧化させる霧化手段と、から成るものであることが好適である。このようにすることで、過酸化水素水を外部から供給せずとも過酸化水素ミストＭ１を継続的に生成することが可能となる。

また、上記したいずれの空気清浄装置においても、チャンバ１内の空気を攪拌させる攪拌機構５０を具備することが好適である。このようにすることで、過酸化水素ミストＭ１等の濃度分布が均一化されるとともに、発生したヒドロキシラジカルが処理対象物質に接触する頻度も上昇し、結果的に高効率での空気清浄が可能となる。

上記したいずれの空気清浄装置においても、処理対象物質の空気中の濃度を検知する濃度検知部５５と、濃度検知部５５の検知結果に応じて過酸化水素ミストＭ１の発生量を制御する制御部５６と、を具備することが好適である。このようにすることで、処理対象物質の濃度に応じた適切な空気清浄を行うことができる。

請求項１に係る発明は、過酸化水素水を霧化させて生成した過酸化水素ミストをチャンバ内に供給する過酸化水素ミスト供給手段と、遷移金属イオンを含む水溶液を霧化して生成した遷移金属イオンミストをチャンバ内に供給する遷移金属イオンミスト供給手段とを具備したことで、フィルタや大風量のファンを用いることなく、チャンバ内で大量のヒドロキシラジカルを発生させて強力な空気清浄を行うことができるという効果を奏する。

また請求項２に係る発明は、チャンバ内に電界を発生させる電界発生手段と、電界発生手段によってチャンバ内の空気の流れ方向とは逆方向の電気的吸引力を受けるように過酸化水素ミストと遷移金属イオンミストの少なくとも一方を帯電させる帯電手段とを具備したことで、請求項１に係る発明の効果に加えて、チャンバ内にてヒドロキシラジカルを更に高効率で生成することができるという効果を奏する。

また請求項３に係る発明は、過酸化水素ミストと遷移金属イオンミストを異極に帯電させる帯電手段を具備したことで、請求項１に係る発明の効果に加えて、チャンバ内にてヒドロキシラジカルを更に高効率で生成することができるという効果や、各ミストの凝縮や再結合によるロスが軽減されるという効果を奏する。

また請求項４に係る発明は、空気中の処理対象物質を導入した後に排出するチャンバと、過酸化水素水を霧化させて生成した過酸化水素ミストをチャンバ内に供給する過酸化水素ミスト供給手段と、チャンバ内の過酸化水素ミストに紫外線を照射する紫外線照射手段とを具備したことで、チャンバ内で大量のヒドロキシラジカルを発生させて強力な空気清浄を行うことができるという効果を奏する。

また請求項５に係る発明は、チャンバ内に電界を発生させる電界発生手段と、電界発生手段によってチャンバ内の空気の流れ方向とは逆方向の電気的吸引力を受けるように過酸化水素ミストを帯電させる帯電手段とを具備したことで、請求項４に係る発明の効果に加えて、チャンバ内にてヒドロキシラジカルを更に高効率で生成することができるという効果を奏する。

また請求項６に係る発明は、過酸化水素ミスト供給手段が、放電電極と、放電電極に水を供給する水供給部と、放電電極に対して高電圧を印加する高電圧印加部とから成ることで、請求項１〜５のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、過酸化水素水を外部から供給せずとも過酸化水素ミストを継続的に生成することができるという効果を奏する。

また請求項７に係る発明は、酸化水素ミスト供給手段が、微細な貫通孔を有する絶縁スペーサの両側に金属電極を密着配置した放電部と、放電部の電極間に高電圧を印加して貫通孔内でマイクロプラズマを生じさせる高電圧印加部と、放電部の貫通孔の下流側に水を供給して過酸化水素水を生成する水供給部と、生成した過酸化水素水を霧化させる霧化手段とから成ることで、請求項１〜５のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、過酸化水素水を外部から供給せずとも過酸化水素ミストを継続的に生成することができるという効果を奏する。

また請求項８に係る発明は、チャンバ内の空気を攪拌させる攪拌機構を具備したことで、請求項１〜７のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、過酸化水素ミスト等の濃度分布が均一化されるとともに、発生したヒドロキシラジカルが処理対象物質に接触する頻度も上昇し、結果的に高効率での空気清浄が可能になるという効果を奏する。

また請求項９に係る発明は、処理対象物質の空気中の濃度を検知する濃度検知部と、濃度検知部の検知結果に応じて過酸化水素ミストの発生量を制御する制御部とを具備したことで、請求項１〜８のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、処理対象物質の濃度に応じた適切な空気清浄を行うことができるという効果を奏する。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１には、本発明の実施形態における第１例の空気清浄装置の構成を概略的に示している。

本例の空気清浄装置は、空気導入口１ａと空気排出口１ｂとを両端面に有するチャンバ１と、過酸化水素水を霧化させて過酸化水素ミストＭ１を生成するとともに該過酸化水素ミストＭ１をチャンバ１内に噴霧して供給する過酸化水素ミスト供給手段２と、遷移金属イオンを含む水溶液を霧化させて遷移金属イオンミストＭ２を生成するとともに該遷移金属イオンミストＭ２をチャンバ１内に噴霧して供給する遷移金属イオンミスト供給手段３と、を具備している。以下においては、各手段について順に詳述する。

チャンバ１の空気導入口１ａには、処理対象物質（臭い成分、花粉、菌等）を含む空気をチャンバ１内の導入するための送風装置１９が設置してあり、送風装置１９によって処理対象物質を含む空気を空気導入口１ａから導入した後に、空気排出口１ｂから排出するようになっている。

過酸化水素ミスト供給手段２としては、図２に示すようなホローカソード型の放電部８を用いて過酸化水素水を生成したうえでこれを霧化する構成の噴霧装置４を用いることや、或いは、図３に示すような帯電微粒子水を生成する静電霧化装置２５を用いることが好適である。

まず、過酸化水素ミスト供給手段２として噴霧装置４を用いる場合について、図２に基づいて述べる。この噴霧装置４は、装置全体の外殻を成す本体ケース５の外面に吸入口５ａと吐出口５ｂを開口させ、本体ケース５内に、吸入口５ａと吐出口５ｂを連通する風路２０を形成したものである。風路２０は、下流側に向かう流路途中にて放電部用風路６と分岐風路２１とに分岐している。風路２０の上記分岐部分の上流側には送風部７を配置し、上記分岐部分の下流側には放電部８を配置している。送風部７を回転駆動させることで、本体ケース５外の空気を吸入口５ａから風路２０内に導入する。

放電部用風路６は、放電部８の後述の貫通孔１２に連通するものである。また、分岐風路２１は、後述の金属電極１０に沿って放電部８を迂回した後に吐出口５ｂに連通するものである。

ホローカソード型の放電部８は、アルミナから成る板状の絶縁スペーサ９の厚み方向の両側にそれぞれ板状の金属電極１０を密着配置することで、絶縁スペーサ９を一対の電極で挟持した構造となっている。放電部８の電極を成す金属電極１０は高電圧印加部１１を介して電気接続させており、両金属電極１０間に高電圧が印加されるようになっている。絶縁スペーサ９及び金属電極１０にはそれぞれ厚み方向に貫通する貫通孔を同一開口形状で設けており、絶縁スペーサ９と金属電極１０の上記密着配置により各貫通孔が連通することで、絶縁スペーサ９及び両側の該金属電極１０を厚み方向に一直線状に貫く貫通孔１２を形成している。上記貫通孔１２の孔径は、数１００μｍ程度とマイクロメータサイズの微小径に設けている。

放電部８の下流側には、水タンクである水供給部１３を配置している。この水供給部１３は、放電部８の下流側の金属電極１０と接するように配置しており、下流側の金属電極１０の貫通孔１２と、水供給部１３の収容空間とを、連通接続させている。

水が収容される水供給部１３には、放電部８の貫通孔１２内に連通する流入口１４と、後述の給路１６に連通する流出口１５とが設けてある。水供給部１３内への水の補給は、ペルチェユニットを用いて生成した結露水を注入する等の適宜の手段により行う。

なお、図示はしていないが、絶縁スペーサ９の厚み方向の片側にだけ金属電極１０を配置し、水供給部１３を、もう片側の電極として用いることも好適である。つまり、この場合には、水供給部１３を設けてある側とは逆側にだけ金属電極１０を配置し、絶縁スペーサ９を挟んで位置することになる金属電極１０と水供給部１３（即ち、水供給部１３に収容される水）とを、一対の電極として高電圧印加部１１を介して電気接続させる。

更に、水供給部１３には、後述するように生成した過酸化水素水を霧化することで過酸化水素ミストＭ１を生成する霧化手段として、水供給部１３内の過酸化水素水を超音波振動により順次霧化する超音波霧化機構を備えている。上記超音波霧化機構は、水供給部１３に設けてある流出口１５から適量ずつ過酸化水素水が供給される給路１６と、給路１６上に配置される表面弾性波素子である超音波振動体１７とで、その主体を構成している。超音波振動体１７は、ＤＣ電源１８に接続させている。

上記構成から成る噴霧装置４において過酸化水素ミストＭ１を生成するには、まず、送風部７によって風路２０内に外気を導入して放電部８に送風するとともに、高電圧印加部１１によって放電部８の金属電極１０間に高電圧を印加させる。この高電圧印加により、放電部８の貫通孔１２内で放電が開始され、該貫通孔１２内の微小空間において、マイクロメータサイズの微小なプラズマ（以下「マイクロプラズマ」という）が高密度で生成される。上記貫通孔１２内のマイクロプラズマ放電により、コロナ放電等と比較して非常に高密度でスーパーオキサイドラジカル、ヒドロキシラジカル等の有効成分が生成される。

放電部８に向けて送られた送風は、放電部用風路６を通じて貫通孔１２内に導入される。貫通孔１２内に導入された送風は、貫通孔１２内にて高密度で生成された上記有効成分を、水供給部１３内に送り込む。そして、水供給部１３内の水中に大量の上記有効成分が速やかに導入されて溶解することで、水供給部１３内に過酸化水素が生成される。

なお、放電部８の貫通孔１２は数１００μｍ程度と非常に微小径であるため、水供給部１３内に充填される水が貫通孔１２内に浸入することはない。したがって、放電部分が濡れて放電状態が変化することがないので、上記有効成分は安定的に生成される。

水供給部１３内の過酸化水素水は、流出口１５を通じて給路１６上の超音波振動体１７にまで送り込まれたうえで、ＤＣ電源１８により駆動されて超音波表面弾性波を生じる超音波振動体１７の表面上で、微細に霧化される。ここで生じた過酸化水素ミストＭ１は、分岐風路２１を通じて下流側に送り込まれた送風に乗って、吐出口５ｂから外部に向けて勢いよく噴霧される。

次に、過酸化水素ミスト供給手段２として静電霧化装置２５を用いる場合について、図３に基づいて説明する。この静電霧化装置２５は、棒状を成す放電電極２６と、放電電極２６の先端部に対向して位置するリング状の対向電極２７と、放電電極２６に結露水を供給する水供給部２８と、放電電極２６と対向電極２７との間に高電圧を印加する高電圧印加部２９とで、その主体を構成している。

水供給部２８は、冷却部３０と放熱部３１とを有するペルチェユニット３２から成る。ペルチェユニット３２には複数のペルチェ素子を配列したペルチェ素子配列部３３を設けており、このペルチェ素子配列部３３の各ペルチェ素子を、冷却制御部３４に接続させて通電制御するように設けている。冷却部３０は、ペルチェ素子配列部３３の冷却側に接続されるものであり、その上面に放電電極２６の基端部を接合させている。また、放熱部３１は、ペルチェ素子配列部３３の放熱側に接続されるものである。

上記構成から成る静電霧化装置２５において過酸化水素ミストＭ１を生成するには、まず、ペルチェ素子配列部３３の各ペルチェ素子に通電して冷却部３０側および放電電極２６を冷却させることで、放電電極２６に結露水を生成する。ここで、高電圧印加部２９によって放電電極２６に高電圧を印加すると、放電電極２６の先端部に保持される水が帯電し、所謂レイリー分裂を繰り返しながらナノメータサイズの粒径を含む帯電微粒子水が生成される。

この帯電微粒子水においては、放電により生じたスーパーオキサイドラジカルやヒドロキシラジカルが溶解することで、過酸化水素水が生成されている。つまり、静電霧化装置２５で生じる微細な帯電微粒子水は、過酸化水素ミストＭ１として利用可能である。静電霧化によって生じた過酸化水素ミストＭ１は、イオン風に乗って対向電極２７の中央孔から噴霧される。

次に、遷移金属イオンミスト供給手段３について、図１に基づいて説明する。遷移金属イオンミスト供給手段３は、遷移金属の化合物を固形状で保持してある遷移金属化合物保持部３５と、遷移金属化合物保持部３５内に水を供給する水供給部３６と、遷移金属化合物保持部３５内で生じた遷移金属イオン含む水を霧化させて遷移金属イオンミストＭ２を生成する霧化部３７とから成る。ここで用いる遷移金属としては、Ｆｅ（鉄）、Ｃｕ（銅）、Ｍｎ（マンガン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｒ（クロム）等が挙げられる。また、遷移金属化合物は、例えばＦｅＳＯ_４（硫化鉄）等である。

水供給部３６は、遷移金属化合物保持部３５への水の供給量や供給時間を予め設定したものであることが好ましい。これにより、霧化部３７に対して、遷移金属イオンミストが一定量だけ溶解した水を安定的に搬送することができる。

霧化部３７は、例えば図２に示したような超音波振動体１７を用いた霧化機構であってもよいし、圧力や機械的振動等を用いた他の構成の霧化機構あってもよい。霧化部３７で生じた遷移金属イオンミストＭ２は、チャンバ１内に向けて勢いよく噴霧される。

過酸化水素ミストＭ１や遷移金属イオンミストＭ２の噴霧量や粒径は特に限定されないが、噴霧量としては、チャンバ１内に結露が生じない程度が好ましい。また、粒径としては、チャンバ１内で蒸発せずに滞留する時間が長くなるように、数ｎｍ〜数十μｍ程度が好ましい。

したがって、上記構成から成る本例の空気清浄装置においては、チャンバ１内に向けて過酸化水素ミストＭ１と遷移金属イオンミストＭ２が共に放出され、空気中に処理対象物質が浮遊するチャンバ１の中央部分において、過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）と遷移金属イオン（例えば、Ｆｅ^２＋）が反応することになる。上記反応により、数１に示すように、非常に反応性の高いヒドロキシラジカル（・ＯＨ）を大量に生成する。

生成されたヒドロキシラジカルは、空気中の処理対象物質（臭い成分、花粉、菌等）に速やかに反応し、処理対象物質を分解又は不活性化する。なお、ヒドロキシラジカルは空気中での寿命が非常に短いが、このように過酸化水素ミストＭ１を基にして、チャンバ１の中央部分でヒドロキシラジカルを発生させるようにすることで、大量のヒドロキシラジカルを用いた強力な空気清浄を行うことができる。

更に、本例の空気清浄装置にあっては、チャンバ１の中央部分でヒドロキシラジカルを高効率で生成するために、チャンバ１内に電界を発生させる電界発生手段４０と、電界発生手段４０によってチャンバ１内の空気の流れ方向とは逆方向の電気的吸引力を受けるように過酸化水素ミストＭ１を帯電させる帯電手段４１とを備えている。チャンバ１内の空気の流れとは、送風装置１９によってチャンバ１の空気導入口１ａから空気排出口１ｂへと送り込まれる空気の流れ（図中の実線矢印参照）である。

電界発生手段４０は、チャンバ１の空気導入口１ａ近傍に配置される上流側電極部４２と、チャンバ１の空気排出口１ｂ近傍に配置される下流側電極部４３と、両電極部４２，４３間に電圧を印加する電圧印加部４４とから成る。また、帯電手段４１は、針状電極４５と、対向電極４６と、両電極４５，４６間に高電圧を印加してコロナ放電を生じさせる電圧印加部４７とから成る。

したがって、チャンバ１内に噴霧される過酸化水素ミストＭ１は、帯電手段４１のコロナ放電によって噴霧直後に負極に帯電する。チャンバ１内において、負極に帯電した過酸化水素ミストＭ１には、電界発生手段４０で生じた電界によって上流側に向けて電気的吸引力（図中の点線矢印参照）が働く。つまり、過酸化水素ミストＭ１には、送風装置１９によって受ける風力と逆方向に電気的吸引力が働くため、チャンバ１内の中央部分に長時間滞留することになる。この滞留する過酸化水素ミストＭ１に対して、上流側から風に乗った遷移金属イオンミストＭ２が合流して順次反応していくことで、チャンバ１内の中央部分にてヒドロキシラジカルが高効率で生成される。この過酸化水素ミストＭ１の滞留時間を増大させる効果は、過酸化水素ミストＭ１の粒径が小さい場合（例えば、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の場合）に、特に顕著である。

なお、過酸化水素ミスト供給手段２として、図３に示す静電霧化装置２５を用いた場合には、過酸化水素ミストＭ１となる帯電微粒子水は生成時から負極に帯電しているので、図示のようなコロナ放電を生じさせる構成は省略しても構わない。この場合、過酸化水素ミスト供給手段２を成す静電霧化装置２５が、帯電手段４１を兼ねたものになる。

また、図示例の帯電手段４１は過酸化水素ミストＭ１のみを帯電させているが、過酸化水素ミストＭ１と遷移金属イオンミストＭ２の少なくとも一方を帯電させる構成であればよい。一方を帯電させる場合には、過酸化水素ミストＭ１と遷移金属イオンミストＭ２のうち、チャンバ１内において下流側から供給される方のミストを帯電させることが好適である。

更に、本例の空気清浄装置にあっては、チャンバ１内の空気を攪拌させる攪拌機構５０を備えている。攪拌機構５０は、チャンバ１内にて遷移金属イオンミストＭ２と過酸化水素ミストＭ１が合流する箇所の空気（即ち、チャンバ１の中央部分の空気）を主に攪拌させるものである。この攪拌により、遷移金属イオンミストＭ２と過酸化水素ミストＭ１の濃度分布が均一化されるとともに、発生したヒドロキシラジカルが処理対象物質に接触する頻度も上昇し、結果的に高効率での空気清浄が可能となる。

更に、本例の空気清浄装置にあっては、処理対象物質の空気中の濃度を検知する濃度センサから成る濃度検知部５５と、濃度検知部５５の検知結果に応じて過酸化水素ミストＭ１および遷移金属イオンミストＭ２の発生量を制御する制御部５６とを具備している。濃度検知部５５は、処理対象物質である臭い成分、花粉、菌等のうち少なくとも一つの濃度を検知するものであればよい。制御部５６は、濃度検知部５５で検知される濃度が所定の閾値よりも低い場合には、過酸化水素ミストＭ１と遷移金属イオンミストＭ２の発生量を減少させるように過酸化水素ミスト供給手段２および遷移金属イオンミスト供給手段３を制御し、また、濃度検知部５５で検知される濃度が所定の閾値よりも高い場合には、過酸化水素ミストＭ１と遷移金属イオンミストＭ２の発生量を減少させるように過酸化水素ミスト供給手段２および遷移金属イオンミスト供給手段３を制御する。

上記した本例の空気清浄装置においては、チャンバ１内にてヒドロキシラジカルを生成させて処理対象物質を処理するので、従来の空気清浄装置のようなフィルタや大風量のファンを用いることなく、空気を強力に浄化することができる。したがって、清浄能力がフィルタの劣化により低下することや、大風量のファンの騒音が問題になることがない。

次に、本発明の実施形態における第２例の空気清掃装置について、図４に基づいて説明する。なお、上記した第１例と同様の構成については同一符号を付して詳しい説明を省略し、第１例とは相違する特徴的な構成について以下に詳述する。

本例の空気清浄装置においては、チャンバ１の中央部分でヒドロキシラジカルを高効率で生成するための手段として、過酸化水素ミストＭ１と遷移金属イオンミストＭ２を異極に帯電させる帯電手段６０を具備している。なお、電界発生手段４０については具備していない。

本例の帯電手段６０は、過酸化水素ミストＭ１を負極に帯電させる過酸化水素ミスト帯電手段６１と、遷移金属イオンミストＭ２を正極に帯電させる遷移金属イオンミスト帯電手段６２とから成る。両帯電手段６１，６２は、いずれも第１例の帯電手段４１と同様の構成であって、針状電極４５と対向電極４６と電圧印加部４７とから成る。過酸化水素ミスト帯電手段６１においては針状電極４５が負極となるように電圧を印加し、遷移金属イオンミスト帯電手段６２においては針状電極４５が正極となるように電圧を印加する。

チャンバ１内に噴霧される過酸化水素ミストＭ１は、過酸化水素ミスト帯電手段６１によって噴霧直後に負極に帯電する。また、チャンバ１内に噴霧される遷移金属イオンミストＭ２は、遷移金属イオンミスト帯電手段６２によって噴霧直後に正極に帯電する。したがって、チャンバ１内において、負極に帯電した過酸化水素ミストＭ１と正極に帯電した遷移金属イオンミストＭ２との間には互いに電気的吸引力が働き、チャンバ１の中央部分において順次反応することでヒドロキシラジカルが高効率で生成される。なお、過酸化水素ミストＭ１と遷移金属イオンミストＭ２の帯電は正負が逆であってもよい。

次に、本発明の実施形態における第３例の空気清掃装置について、図５に基づいて説明する。なお、上記した第１例および第２例と同様の構成については同一符号を付して詳しい説明を省略し、第１例および第２例とは相違する特徴的な構成について以下に詳述する。

本例の空気清浄装置においては、チャンバ１の中央部分でヒドロキシラジカルを高効率で生成するための手段として、第１例で上記した手段と第２例で上記した手段とを組み合わせている。つまり、本例では、過酸化水素ミストＭ１と遷移金属イオンミストＭ２を異極に帯電させる帯電手段６０と、過酸化水素ミストＭ１と遷移金属イオンミストＭ２のうちチャンバ１内において下流側から供給される方のミスト（即ち、過酸化水素ミストＭ１）に対してチャンバ１内の空気の流れとは逆方向の電気的吸引力を与える電界発生手段４０とを備えている。本例では、過酸化水素ミストＭ１を負極に、遷移金属イオンミストＭ２を正極に帯電させる。

したがって、本例の空気清浄装置においては、チャンバ１内に噴霧されて負極に帯電した過酸化水素ミストＭ１は、電界発生手段４０で生じた電界により働く電気的吸引力によって、チャンバ１内の中央部分に長時間滞留する。そして、この過酸化水素ミストＭ１に対して、風圧および電気的吸引力によって上流側から運ばれる遷移金属イオンミストＭ２が合流して順次反応していくことで、チャンバ１内の中央部分にてヒドロキシラジカルが高効率で生成される。

次に、本発明の実施形態における第４例の空気清掃装置について、図６に基づいて説明する。なお、上記した第１例と同様の構成については同一符号を付して詳しい説明を省略し、第１例とは相違する特徴的な構成について以下に詳述する。

本例の空気清浄装置においては、チャンバ１の中央部分でヒドロキシラジカルを高効率で生成するための手段として、チャンバ１内の過酸化水素ミストＭ１に対して紫外線を照射する紫外線照射手段６５を具備している。なお、遷移金属イオンミスト供給手段３については具備していないが、具備していてもよい。

紫外線照射手段６５は、チャンバ１の外壁に設けた照射窓６６と、照射窓６６を通じてチャンバ１の中央部分に対して紫外線を照射するようにチャンバ１外に設置した紫外線ランプ６７と、紫外線ランプ６７への電力供給を制御する照射制御部６８とから成る。

上記構成から成る本例の空気清浄装置においては、チャンバ１内に向けて過酸化水素ミストＭ１が放出されるとともに、この過酸化水素ミストＭ１に向けて紫外線が照射される。そして、空気中に処理対象物質が浮遊するチャンバ１の中央部分において、紫外線を照射された過酸化水素ミストＭ１は、数２に示すように、非常に反応性の高いヒドロキシラジカルを生成する。ヒドロキシラジカルは寿命が非常に短いが、このように過酸化水素ミストＭ１を基に、チャンバ１の中央部分でヒドロキシラジカルを発生させるようにすることで、強力な空気清浄を行うことができる。

なお、本例の空気清浄装置においても、チャンバ１内に電界を発生させる電界発生手段４０と、電界発生手段４０によってチャンバ１内の空気の流れ方向とは逆方向の電気的吸引力を受けるように過酸化水素ミストＭ１を帯電させる帯電手段４１とを備えている。

チャンバ１内において、負極に帯電した過酸化水素ミストＭ１には、電界発生手段４０で生じた電界によって上流側に向けて電気的吸引力が働く。つまり、過酸化水素ミストＭ１には、送風装置１９によって受ける風力と逆方向に電気的吸引力が働くため、チャンバ１内の中央部分に長時間滞留する。この中央部分で滞留する過酸化水素ミストＭ１に対して、照射窓６６を通じて外部から紫外線を照射することで、チャンバ１内の中央部分にてヒドロキシラジカルが高効率で生成される。

また、上記した各例の空気清浄装置においては、チャンバ１内の気流を更に積極的に制御するための図示しない気流発生部を備えておくことも好適である。具体的には、チャンバ１内に複数の処理対象物質感知センサや過酸化水素センサを設けるとともに、複数のファン等から成る気流発生部を配置しておくことで、センサの検知結果に基づいて気流を制御して処理効率を上げることができる。例えば、第４例の空気清浄装置のように紫外線照射によりラジカルを発生させる構成であれば、気流制御によって過酸化水素ミストＭ１が紫外線照射範囲に長時間滞留した後に処理対象物質と混合するように気流制御することが望ましい。

本発明の実施形態における第１例の空気清浄装置の概略図である。同上の空気清浄装置に備える過酸化水素ミスト供給手段の一例である。同上の空気清浄装置に備える過酸化水素ミスト供給手段の他例である。本発明の実施形態における第２例の空気清浄装置の概略図である。本発明の実施形態における第３例の空気清浄装置の概略図である。本発明の実施形態における第４例の空気清浄装置の概略図である。

符号の説明

１チャンバ
２過酸化水素ミスト供給手段
３遷移金属イオンミスト供給手段
８放電部
９絶縁スペーサ
１１高電圧印加部
１２貫通孔
１３水供給部
２６放電電極
２７対向電極
２８水供給部
２９高電圧印加部
４０電界発生手段
４１帯電手段
５０攪拌機構
５５濃度検知部
５６制御部
６０帯電手段
６５紫外線照射手段
Ｍ１過酸化水素ミスト
Ｍ２遷移金属イオンミスト

Claims

空気中の処理対象物質を導入した後に排出するチャンバと、過酸化水素水を霧化させて生成した過酸化水素ミストをチャンバ内に供給する過酸化水素ミスト供給手段と、遷移金属イオンを含む水溶液を霧化して生成した遷移金属イオンミストをチャンバ内に供給する遷移金属イオンミスト供給手段と、を具備することを特徴とする空気清浄装置。
チャンバ内に電界を発生させる電界発生手段と、電界発生手段によってチャンバ内の空気の流れ方向とは逆方向の電気的吸引力を受けるように過酸化水素ミストと遷移金属イオンミストの少なくとも一方を帯電させる帯電手段と、を具備することを特徴とする請求項１に記載の空気清浄装置。
過酸化水素ミストと遷移金属イオンミストを異極に帯電させる帯電手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の空気清浄装置。
空気中の処理対象物質を導入した後に排出するチャンバと、過酸化水素水を霧化させて生成した過酸化水素ミストをチャンバ内に供給する過酸化水素ミスト供給手段と、チャンバ内の過酸化水素ミストに紫外線を照射する紫外線照射手段と、を具備することを特徴とする空気清浄装置。
チャンバ内に電界を発生させる電界発生手段と、電界発生手段によってチャンバ内の空気の流れ方向とは逆方向の電気的吸引力を受けるように過酸化水素ミストを帯電させる帯電手段と、を具備することを特徴とする請求項４に記載の空気清浄装置。
上記過酸化水素ミスト供給手段は、放電電極と、放電電極に水を供給する水供給部と、放電電極に対して高電圧を印加する高電圧印加部と、から成ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気清浄装置。
上記過酸化水素ミスト供給手段は、微細な貫通孔を有する絶縁スペーサの両側に電極を配置した放電部と、放電部の電極間に高電圧を印加して貫通孔内でマイクロプラズマを生じさせる高電圧印加部と、放電部の貫通孔の下流側に水を供給して過酸化水素水を生成する水供給部と、生成した過酸化水素水を霧化させる霧化手段と、から成ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気清浄装置。
チャンバ内の空気を攪拌させる攪拌機構を具備することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の空気清浄装置。
処理対象物質の空気中の濃度を検知する濃度検知部と、濃度検知部の検知結果に応じて過酸化水素ミストの発生量を制御する制御部と、を具備することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の空気清浄装置。