JP2009513334A - 空気清浄装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、空気清浄装置に係る。当該空気清浄装置は、気体濾過部分及び粒子濾過部分を有する。該気体濾過部分は、気体状汚染物質をとらえる気体吸収又は吸着ユニット、及び、該気体状汚染物質を酸化させるよう適切である反応性酸化種（ＲＯＳ）を生成する発生器を有する。粒子濾過部分は、通過する空気から帯電粒子を引き付けるよう配置される沈降ユニットを有し、ＲＯＳ発生器は、粒子を帯電させるよう配置される。故に（ＲＯＳ）発生器は、２つの機能を実行する。

Description

本発明は、空気清浄装置に係り、より特には、室内空気から気体（及びそれに伴う臭気）を除去する空気清浄装置に係る。

かかる空気清浄装置は既知である。既知の空気清浄装置は、大量の気体をとらえることができる活性炭（ＡＣ）、ゼオライト又は他の多孔質材料等である、吸収又は吸着材料を利用する。装置は更に、紙フィルタ、ＨＥＰＡ（高性能粒子捕捉器）フィルタ、又は（静電気的に帯電したファイバを特徴とする）エレクトレット（ｅｌｅｃｔｒｅｔｅ）フィルタ等である粒子フィルタを有し得、かかる粒子が吸収又は吸着材料に詰まること又は干渉することを防ぐ。

かかる既知の装置の問題は、使用中に、とらえられた気体を有して吸収材料が飽和するため定期的に清掃又は交換されなければならないことである。これは、不便であり且つ時間がかかるものである。ＷＯ０３／０９３７３４（特許文献１）において、空気清浄装置にイオン化ユニット又はオゾン生成ユニットを与えることによってこの問題を解決する、ことが提案されている。かかるユニットは、酸化的雰囲気を作り、該酸化的雰囲気は、吸収材料の微孔にとらえられる気体が水分子（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素分子（ＣＯ２）へと酸化されて、該微孔から解放されるようにする。

この既知の解決法の不利点は、以下においてＲＯＳ（反応性酸化種）発生器と称される酸化的雰囲気を作るユニットが装置の全体的なコストを増大させる、ことである。
ＷＯ０３／０９３７３４

したがって本発明は、より効果的にＲＯＳ発生器を使用して、空気清浄装置の清浄性能を更に向上させ、それによってＲＯＳ発生器に対する追加的コストを価値あるものとする、ことを目的とする。

本発明に従った空気清浄装置において、ＲＯＳ発生器は、２つのタスクを行う。一方では、該発生器は、先行技術と同様に酸化的雰囲気を作り、吸収材料を再生し得、即ちその微孔からとらえられた気体を取り除き得る。他方では、該発生器は、洗浄されるべき空気において浮遊する粒子を静電帯電させる。結果として、かかる粒子は、沈降ユニットを用いて空気から容易に取り除かれ得る。かかる沈降ユニットは、粒子に対して反対に帯電されて粒子を引き付ける「磁石」としての役割を有する、複数の要素を有し得る。

故に、ＲＯＳ発生器は、静電沈降（ＥＳＰ）フィルタを形成するよう沈降ユニットと協働する。かかるフィルタは、前述された（機械的）粒子フィルタの代わりとなり得、複数の利点を与える。例えば、ＥＳＰフィルタにわたる圧力低下は、ＥＳＰフィルタの比較的開放的な構造により、機械的フィルタを有するより大幅に低い。結果として、空気がＥＳＰフィルタを通過するよう必要とされる電力は、より小さくなり、省エネルギを可能にし、更にはより静かな動作を可能にし得る。

ＥＳＰフィルタ自体は既知である、ことは留意される。かかるフィルタの既知の欠点は、フィルタされるべき粒子を帯電させる一方でオゾンを生成すること、である。オゾンは、健康に害を及し得るため、通常はかかるオゾン生成を最小限にする試みがなされる。しかしながら、本出願人は、ＥＳＰフィルタを気体吸収ユニットと組み合わせ、微孔を「洗浄」するようオゾンを使用することによって、前述された欠点を利点に変える発明見識を有する。故に、オゾン生成を最小限に抑える必要はない。

本発明の一態様によれば、ＲＯＳ発生器は、例えば、イオン発生器、オゾン発生器、特にはヒドロキシル（ＯＨ）であるラジカル発生器、又は他の反応性酸化気体発生器を有し得る。かかる発生器は、標準的な市販の構成要素であり得、例えばコロナ放電技術に依存し得る。当然のことながら、ＲＯＳ発生器は、酸化的雰囲気を作るよう薬品及び／又は放射線に基づく他の技術を有し得る。

ＲＯＳ発生器がコロナ放電技術に依存する際、かかるコロナ放電を発生させる手段は、望ましくは、請求項４の特性に従って一連のコロナワイヤを有する。かかるワイヤは、
気体吸収ユニットにわたって大変均質なＲＯＳ分布を生成し得、吸収材料の制御された均質な再生に寄与し得る。

同様の理由で、ＲＯＳ発生器は、請求項５の特性に従って、望ましくは気体吸収ユニットに対向して、そこからなんらかの距離をおいて配置される。かかる距離は、より均等に分布されるＲＯＳ雰囲気に気体吸収ユニットを露出させる役割を有し得、前述された利点がもたらされる。

更には、請求項６の特性に従って、ＲＯＳ発生器の寸法は、望ましくは気体吸収ユニットの寸法に合致するよう選択され、生成されたＲＯＳ雰囲気が気体吸収ユニットを全体的に覆うようにされる。これによって、気体吸収ユニットの各部分が確実に適切に再生し得る。

本発明の有利な一実施例によれば、気体吸収ユニットは、請求項７の特性に従って、１つ又はそれより多くの非酸化多孔質材料（ｎｏｎ−ｏｘ ｄｉｓａｂｌｅ ｐｏｒｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌ）を有し得る。各材料は、（平衡吸収等温線によって実証され得る）特定の気体に対する特定の吸収親和性を特徴とする。故に、空気から取り除かれるべき全ての気体に対して、最も適切な吸収材料又は材料の組合せは、選択され得る。

本発明の他の有利な態様によれば、吸収材料は、請求項８の特性に従って形成され得る。かかる顆粒形状により、吸収工程の運動（ｋｉｎｅｔｉｃｓ）及び／又は材料の近接性（ａｃｃｅｓｉｂｉｌｉｔｙ）は、強化され得、向上された吸収性能をもたらす。

本発明に従った空気清浄装置の更なる有利な実施例は、従属請求項において記載される。

本発明をより詳細に説明するよう、典型的な実施例は、添付の図面を参照して本発明に従った空気清浄装置に関して記載される。

本願中、ＲＯＳ（反応性酸化種）という用語は、とりわけ帯電イオン、イオン群、特にはヒドロキシルラジカル（ＯＨ−ラジカル）であるラジカル、オゾン、又は他の反応性酸化気体を有するよう、理解される。ＲＯＳは、通常は、電気的に生成されるが、例えば化学的にあるいは放射線を介して、異なって生成されてもよい。したがって、本願では、ＲＯＳ発生器という用語は、ＲＯＳ、即ち気体に対する酸化的雰囲気を生成することができる各機器、方法、及び／又は化合物を意味するよう、理解される。更には、本願中で使用される「吸収」という用語は、「吸着」と置換されてもよく、またその反対もあり得る。

図１は、本発明に従った空気清浄装置１を概略的に示す。当該空気清浄装置１は、空気を通る埃等である粒子を濾過する気体濾過部分Ｉ、及び空気を通る気体（及びそれに伴う臭気）を濾過する粒子濾過部分ＩＩを有する。装置１は更に、夫々の部分Ｉ，ＩＩを通って空気を洗浄させるファン５等である吸引手段５、及び、ＲＯＳ（反応性酸化種）を生成し且つ通過する空気における粒子を帯電させるよう配置されるＲＯＳ発生器８を有する。図１中に示される特定の配置は変り得る、ことは留意される。例えば、部分Ｉ，ＩＩは、（少なくとも部分的に）重畳し得る。吸引手段５及び／又はＲＯＳ発生器８は、部分Ｉと部分ＩＩとの間において、あるいはそれらの上流又は下流において、位置付けられ得る。あるいは、ＲＯＳ発生器８は、部分Ｉ，ＩＩを部分的に囲むよう構成され得る。部分Ｉ，ＩＩ及び構成要素５，８の集合は、洗浄されるべき空気が装置１を出入りし得る入口範囲４及び出口範囲６を有する筐体３において囲まれ得る。

図２は、図１に従う空気清浄装置１の可能な一実施例を示す。対応する部分は、対応する参照符号を有して示されている。

この実施例では、ＲＯＳ発生器８は、通過する空気における粒子を帯電させ且つ酸化的雰囲気を作るよう構成される２つのコロナワイヤ１２を備えられるフレーム１１を有する。このＲＯＳ発生器８に加えて、粒子濾過部分Ｉは更に、帯電粒子の電荷に対して対向する電荷を与えられる、電極及び／又はプレート（図２中不可視）等である複数のコレクタ要素を備えられる沈降ユニット１０を有する。結果として、粒子は、かかるコレクタ要素を通る際に、コレクタ要素によって引き付けられ、故に空気から取り除かれ得る。

粒子濾過部分Ｉは更に、入口範囲４の近くにおいて、あるいは沈降ユニット１０の少なくとも上流において望ましくは配置される、機械的プレフィルタを有し得る。プレフィルタ７は、望ましくは、空気から比較的大きな粒子を濾過するよう構成される。故に、かかる比較的大きな粒子が沈降ユニット１０を詰まらせることは防がれ、沈降ユニット１０の寿命が大幅に長くなるか、あるいはユニット１０が洗浄される必要があるまでの時間が延び得る。プレフィルタ７は、例えば、（使い捨て）紙フィルタ、（静電気的に帯電したファイバを特徴とする）エレクトレットフィルタ、又は他の適切な粒子フィルタであり得る。当然のことながら、代替的な実施例では、１つより多いプレフィルタが使用され得る。あるいは、プレフィルタ７は、省略され得る。

気体濾過部分ＩＩは、図示される実施例ではひだフィルタとして構成される、ゼオライトペレットで充填される気体吸収ユニット１５を有する。当然のことながら、代替的な実施例は可能であり、フィルタは、例えばハニカム構造を有するものとして構成され得る。また、活性アルミナ、微孔性ＴｉＯ２、又はその混合物等である代替的な吸収材料は、適用され得る。

組み立てられた状態である図２中によく見られる通り、吸収ユニット１５及びＲＯＳ発生器８は、実質的には整列される。それらの寸法は、ＲＯＳ発生器によって生成される酸化的雰囲気が気体吸収ユニット１５の全体を覆うようにされる。更には、気体吸収ユニット１５及びＲＯＳ発生器８は、互いからなんらかの距離をおいて間隔をあけられる。これら全ての特性は、実質的に均等なＲＯＳ分布に対して気体吸収ユニット１５を露出させる役割を有し、吸収材料の均等な再生をもたらす。吸収ユニット１５とＲＯＳ発生器８との間の間隔は、図２に示される通り、ファン５及び沈降ユニット１０を取り付けるよう使用され得る。

空気清浄装置１は更に、ＲＯＳ発生器８及び沈降ユニット１０に適切な電圧を与えるよう、電圧供給手段１６を有する。更には、制御電子回路１８は、例えばＲＯＳ発生器８及び沈降ユニット１０に対して供給される電圧レベル及び／又はファン速度である特定の動作パラメータを制御するよう、与えられ得る。これは、例えば、沈降ユニット１０のコレクタ要素のコンデンサ容量を監視することによって、行われ得る。この容量は、より多くの粒子が収集される際に変更される。測定された情報は、沈降ユニット１０が洗浄又は交換を必要とする際にユーザに警告するよう使用され得る。当然のことながら、同等の対策は、プレフィルタ７及び／又は吸収ユニット１５に対して与えられ得る（例えば、時間とともに微孔が小さな粒子で詰まる場合）。

上述された空気清浄装置１は、以下の通り動作する。始動されると、ファン５は、入口範囲４を開始邸、装置１へと周囲空気を吸引する。空気は、続いて比較的大きな粒子を解放するプレフィルタ７、残りの粒子が帯電されるＲＯＳ発生器８、反対に帯電されるコレクタ要素において帯電粒子を残す沈降ユニット１０、吸収材料の微孔において残留する所望されない気体を開放する気体吸収ユニット１５を通る。そこで気体は、ＲＯＳ発生器８によって生成されるＲＯＳの影響を受けて、水分子及び二酸化炭素分子へと酸化される。

例証のみを目的として、以下の例は、出願人によって実行された試験によって与えられる。所定の値は、保護の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。図２に従う実施例では、２つのコロナワイヤ１１は、各々の直径が０．０８ｍｍであるタングステンを有して作られた。コロナ電圧は、７．９ｋＶに設定された。これは、１秒あたり２メートルの気流速度において、１時間あたり約２００乃至４００マイクログラムの範囲である量のＲＯＳをもたらした。更には、沈降ユニット１０における電圧は、４．７ｋＶに設定された。これは、０．３μｍの寸法を有する粒子に対して略１００％の初期粒子捕捉効果をもたらした。気体吸収ユニット１５は、長さ４００ｎｍ、幅１５０ｍｍ、及び厚さ１０ｍｍを有する基盤において配置される、ひだ付き（ｐｌｅａｔｅｄ）顆粒ゼオライトを備えられた。トルエンを混合される空気（ＶＯＣ：揮発性有機化合物）がこのユニット１５を通過した際、ワンパス除去効果は、８００μｇ／ｍ^３乃至９２μｇ／ｍ^３の全体濃度低減に対応する約６５％乃至８０％の範囲において観察された。

図３は、本発明に従った空気清浄装置１における適用に適切であるＲＯＳ発生器１０８の他の一実施例を示す。この実施例では、ＲＯＳ発生器１０８は、接地ガーゼ（ｅａｒｔｈｅｄ ｇａｕｚｅ）１２０からなんらかの距離をおいて互いに対して実質的に平衡に延在する、一連のコロナワイヤ１１１を有する。矢印は、洗浄されるべき通過空気の方向を示す。ワイヤとガーゼとの距離、及び／又は夫々のワイヤ間の距離を変えることによって、臨界コロナ電圧に影響を与え得る。望ましくは、高いコロナ電圧が適用される。これは、高いコロナ電流をもたらし、同様に更なる酸化的雰囲気に繋がるより多くの気体分子の分裂をもたらし、当然のことながら、本発明において、吸収ユニット１５の再生に有益である。更に望ましくは、負コロナ（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｏｒｏｎａ）を使用することは、望ましい。負コロナは、正コロナと同油鬼効果的に粒子を帯電させ、より多くの酸化的雰囲気をもたらす。また、望ましく使用されるのは、１００ミクロンより望ましく小さい直径を有し、ステンレススチール等の代わりにタングステンを有して望ましくは作られる、比較的薄いコロナワイヤである。これは、更なる酸化的雰囲気を生成する役割も有する。同様の理由により、比較的粗い表面を有するコロナワイヤを使用することは、望ましい。最終的には、この部分を通過する得空気が比較的長時間コロナに対して露出されるようコロナ部分を構成することは、望ましい。故に、粒子の帯電及びＲＯＳの形成は、強化される。他の実施例によれば、ＲＯＳ発生器は、イオン風（ｉｏｎ ｗｉｎｄ）発生器を有し得る。かかる発生器によって作られるイオン風は、空気清浄装置を介して空気を駆動させ得、それによって吸引手段５（ファン）が省かれ得る、という利点を与える。これは、非常に静かに動作し得る空気清浄装置をもたらす。

更に他の実施例では、気体濾過部分及び粒子濾過部分は、例えばゼオライト懸濁液である非酸化吸着剤を有する層を有して沈降ユニット１０のコレクタプレートを覆うことによって組み合わされ得る。

本発明は、本明細書及び図面において示される典型的な実施例に制限されない。本明細書において図示及び記載される実施例の（一部の）組合せの全ては、本明細書に組み込まれるよう明らかに理解され、本発明の範囲内であることは、明らかに理解される。更には、多くの変形は、添付の請求項によって概説される通り、本発明の範囲内において可能である。

本発明に従った空気清浄装置を概略的に図示する。 図１中の空気清浄装置の一実施例の分解図である。 本発明に従った空気清浄装置において使用されるＲＯＳ発生器の１つの可能な実施例を図示する。

Claims (9)

1. 気体濾過部分と粒子濾過部分とを有する空気清浄装置であって、
   該気体濾過部分は、気体状汚染物質をとらえる気体吸収又は吸着ユニットと、該気体状汚染物質を酸化させるよう適切である反応性酸化種（ＲＯＳ）を生成する発生器と、を有し、
   前記粒子濾過部分は、通過する空気から帯電粒子を引き付けるよう配置される沈降ユニットを有し、ＲＯＳ発生器は、前記粒子を帯電させるよう配置される、
   ことを特徴とする空気清浄装置。
2. 前記ＲＯＳ発生器は、イオン発生器、特にはヒドロキシルラジカルであるラジカル発生器、オゾン又は他の反応性酸化気体発生器、のうち少なくとも１つの発生器である、
   請求項１記載の空気清浄装置。
3. 前記ＲＯＳ発生器は、コロナ放電を発生させる手段を有する、
   請求項１又は２記載の空気清浄装置。
4. コロナ放電を発生させる手段は、一連のコロナワイヤを有する、
   請求項３記載の空気清浄装置。
5. 前記ＲＯＳ発生器は、前記気体吸収ユニットに対向して、そこからなんらかの距離をおいて配置される、
   請求項１又は４のうちいずれか一項記載の空気清浄装置。
6. 前記ＲＯＳ発生器の寸法は、生成されたＲＯＳ雰囲気が前記気体吸収ユニットの実質的に全体的な空気通過範囲を覆うよう、選択される、
   請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の空気清浄装置。
7. 前記気体吸収ユニットは、例えば天然又は合成ゼオライト、活性アルミナ、微孔性ＴｉＯ２である非酸化多孔質材料を有する、
   請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の空気清浄装置。
8. 前記非酸化多孔質材料は、顆粒形状であり、ハニカム構造等である適切な構造において有される、
   請求項７記載の空気清浄装置。
9. ある量の酸化材料を更に有し、
   該酸化材料は、前記気体吸収ユニットの下流において配置される活性炭等であり、また残留ＲＯＳを排除又は中和させるよう配置される、
   請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の空気清浄装置。

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