JP2010220852A

JP2010220852A - 空気清浄機

Info

Publication number: JP2010220852A
Application number: JP2009072101A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Suzuki; 大輔鈴木; Masahiro Izeki; 正博井関; Keiko Kurokawa; 圭子黒河; Komei Noguchi; 孔明野口
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】水の補給をすることなく、副生成物を発生することなく、活性酸素種を含んだ水を生成することができる小型でかつ低コストの空気清浄機を提供すること。
【解決手段】本発明の空気清浄機は、風路の上流側より、空気を取り込む吸気口と、取り込んだ空気を電解水と気液接触させて浄化する気液接触部と、気液接触後の空気に含まれる水分を回収するための水回収部と、水分回収後の空気を吹出口へ排出する送風手段と、空気を排出する吹出口と、を順次配置すると共に、前記水回収部にて回収した水を貯留するための貯水部と、貯水部に貯留された水を前記気液接触部へ供給するポンプと、前記貯水部中に貯留した水を電気分解して活性酸素種を含む前記電解水を生成させる電解部と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気清浄機に関するものである。

酸素の同位体であるオゾン（Ｏ₃ ）は、強い殺菌力、脱臭力、酸化力、漂白力などを持つことが知られており、そうした特性を利用して、近年、冷蔵庫内の殺菌や脱臭にオゾンガスを利用したものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。また、オゾンが水に溶解したオゾン水は、工場、病院などに設置される殺菌装置、あるいは半導体ウエハの洗浄装置などに利用されている。

オゾンを生成する方法としては様々な方法が知られているが、最も広く利用されているのはコロナ放電や無声放電を利用したものであり、特許文献１に記載の冷蔵庫でもそうした放電式のオゾン発生器は使用されている。また、オゾン水を利用する場合でも、前記のようなオゾン発生器で発生させたオゾンガスを、バブリング法やエジェクタ法などにより水に溶解させてオゾン水を生成するのが一般的である。

例えば特許文献２に記載の装置は風呂水の循環濾過装置にオゾンを利用したものであるが、オゾン発生器により発生させたオゾンガスと風呂水とをポンプ内で攪拌することで風呂水へのオゾンの溶解を促進させるようにしている。

しかしながら、放電式のオゾン発生器は湿度などの影響を受けてオゾンの発生量が不安定であることや、窒素酸化物などの不所望の副生成物が発生するなどの問題がある。またオゾン水を生成するためにオゾンガスを水に溶解させる方法では、装置が大掛かりになり易く、サイズやコストの点から一般家庭用の電気機器には採用しにくいという問題がある。

さらにまた、オゾンは人体に悪影響を及ぼすため、例えば工場用や病院用などの特殊な用途を除けば、上述したような強い殺菌力や脱臭力を活かすことが難しかった。

これらの問題に鑑みて、オゾン水生成装置を搭載してドレンパンのスライムの発生を抑えるようにした空気調和機（特許文献３）や、オゾン水生成装置で生成したオゾン水と外部空気を気液接触させて有害物質を除去するようにした床置き式空気除菌装置（特許文献４）や、空気を取り込んで温度、湿度などを調整し、オゾン水生成手段により生成されたオゾン水を微細化又は気化して空気中に放出して有害物質を除去して排出するようにした電気機器（特許文献５）などが提案されている。

特開２００１−９１１４６号公報特開平７−２１４０８０号公報特開２００７−６４５３４号公報特開２００７−１７５３１３号公報特開２００７−１０１０２３号公報

前記特許文献３や特許文献４においては、オゾン水を利用して有害物質を除去するようにしているが、オゾン水が空気とともに排出されるので新たな水を絶えずオゾン水生成装置に補給して電気分解してオゾン水を生成しなければならず、水の消費量が大で、手間がかかり、コストアップになる問題があった。前記特許文献５においては、生成されたオゾン水を微細化又は気化して空気中に放出して有害物質を除去するので、水を微細化又は気化するための装置や水放出手段などが必要になり、コストアップになる問題がある上、オゾン水が消費されるので、絶えず新たにオゾン水を生成しなければならず水の消費量が大で、２重にコストアップになるという問題があった。

本発明は上述した問題を解決して成されたものであり、その主たる目的とするところは、水の補給をすることなく、副生成物を発生することなく、オゾンなどの活性酸素種を含む電解水を生成することができる小型でかつ低コストの空気清浄機能を有する電気機器を提供することにある。

本発明の空気清浄機は、風路の上流側より、空気を取り込む吸気口と、取り込んだ空気を電解水と気液接触させて浄化する気液接触部と、気液接触後の空気に含まれる水分を回収するための水回収部と、水分回収後の空気を吹出口へ排出する送風手段と、空気を排出する吹出口と、を順次配置すると共に、前記水回収部にて回収した水を貯留するための貯水部と、貯水部に貯留された水を前記気液接触部へ供給するポンプと、前記貯水部中に貯留した水を電気分解して活性酸素種を含む前記電解水を生成させる電解部と、を備えたことを特徴とする。

水の補給をすることなく、副生成物を発生することなく、オゾン水などの活性酸素種を含む電解水を生成することができる小型でかつ低コストの空気清浄機の提供が可能となった。

本発明の空気清浄機の一実施の形態を説明する説明図である。本発明の空気清浄機の制御ブロック図である。本発明の空気清浄機を用いて空気を浄化した際のタバコ臭気と空気清浄機の作動時間との関係を説明する説明図である。本発明の空気清浄機を用いて空気を浄化した際の浮遊菌と空気清浄機の作動時間との関係を説明する説明図である。

以下に、本発明の空気清浄機の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の空気清浄機の一実施の形態を説明する説明図である。

図１に示すように本発明の空気清浄機１は、風路２の上流側より、汚れた空気を白矢印の方向に取り込む吸気口３と、取り込んだ空気を電解水４と気液接触させて浄化する気液接触部５と、気液接触後の空気に含まれる水分を回収するための水回収部６と、水分回収後の空気を吹出口へ排出するファン２１Ａ（送風手段）と、空気を排出する吹出口７と、を順次配置して備えている。

また本発明の空気清浄機１は、回収した水を貯留するための貯水部８と、この貯水部８に貯留された水を気液接触部５に供給するポンプ３２と、貯水部８中に貯留した水を電気分解して活性酸素種を含む前記電解水４を生成させる活性酸素種発生用電極１０（電解部）が設置されている。貯水部８は脱着可能であり、利用者は必要に応じて、貯水部８を取り外して、貯留された水の廃棄が可能である。

また、貯水部８に貯留する水の水位を所定の上限値〜下限値の範囲Ｈ内に制御して維持するために、貯水部８中の電解水４中に水位センサ１１が設置されている。

前記上限値は、それを超えると溢れてオーバーフローする恐れのある高さであり、一方、前記下限値は、それ未満では電極１０が水中に十分浸漬されず電気分解ができなくなって電気分解に支障を来したりする恐れのある高さである。

１２は制御部であり、水位センサ１１からの信号を受けて、それに応じて後述する吸湿材１３を回転させるロータ１７の回転数、ポンプ３２のＯＮ／ＯＦＦ、電極１０、１０への通電（電解運転のＯＮ／ＯＦＦ）、ヒーター２０への入力などを制御している。特に、水位センサ１１が上限値を超えた場合は、制御部１２はロータ１７の回転を停止すると共に、下限値を下回った場合には、ロータ１７を回転させ、且つ電極１０、１０への通電を停止して、貯水部８に貯留する水の水位を所定範囲に維持する。

また制御部１２（導電率検出手段）は、電解運転中に所定のタイミングで、電極１０、１０間に所定の検査用電流を流し、電極１０、１０間に印加される電圧値に基づき、貯水部８に貯留された水の導電率を検知している。

次に水回収部６について説明する。

水回収部６は、吸湿材１３で吸湿した水分を放出部１４で放出させ、凝縮部１５で、放出された水分を含む空気を冷却して凝縮して空気中の水分を回収した後、空気を黒矢印でしめした方向に循環させる空気循環風路１６を備えている。２１Ｂは空気移送のためのファンである。

すなわち水回収部６は、気液接触部５において気液接触させた空気を風路２を経て白矢印の方向に移送して、この空気中の水分を吸着するために風路２の適切な位置に回転可能に装着された吸湿材１３と、吸湿材１３を再生するために、吸湿材１３を放出部１４の位置まで回転させて吸湿材１３に吸着した水分を加熱して放出させる放出部１４を備えている。

空気循環風路１６の凝縮部１５は、気液接触部５で電解水４と気液接触させて水分が蒸発してその気化熱により冷却された空気により空気循環風路１６の外側から冷却して、放出部１４で放出された水分を含む空気を冷却して空気中の水分を凝縮させるように構成されている。

空気中から得られた凝縮水には、イオンがなく導電率が低いため、後述する電極による電気分解には、家電製品としては比較的高電圧である、約６０Ｖという直流電圧を必要とするので、電気分解に必要な電圧を下げるために、塩素イオンなどのイオンを付与し、導電率を上げる必要があった。また後述するオゾン電極によりオゾンを生成する場合、塩素イオンなどのハロゲンイオンが凝縮水に含まれる方が、オゾンの生成効率が良いことが知られている。そのため、本実施例では、水分と接触することで塩素イオンを除放する除放材３０を複数個収容している除放材保持部３１に凝縮水を流し、塩素イオンを凝縮水に含ませて、凝縮水の導電率を上げるようにしている。

具体的には、凝縮された水は空気循環風路１６の下方の除放材保持部３１に流下するように構成されている。この除放剤３０は、無機塩（例えば塩化ナトリウム）を油脂（例えばパラフィンワックス）で包んだ直径約10mmの球状物質で、水分と接触することで油脂の間から無機塩を除々に溶出させるものである。
本実施例では、凝縮水と接触することでパラフィンワックスの間から塩化ナトリウムを除々に凝縮水中に塩素イオンとして放出しており、塩素イオンを含んだ凝縮水は、除放材保持部３１の下方の貯水部８に流下するように構成されている。

制御部１２は、検出された貯水部の水の導電率が所定値以下の場合、水回収部６による水回収を行って、上述の除放材保持部３１より塩素イオンを含んだ水を貯水部８に供給して、塩素イオン濃度を高くする。その後、水位センサ１１が所定の上限値を検出すると、水回収部６による水回収を停止する。

また制御部１２は、検出された貯水部の水の導電率が所定値以上の場合、塩素イオンが濃縮している虞があるので、貯水部８に貯留された水の廃棄を促すために、利用者にアラームを鳴らす。

貯水部８に貯留された水は、電気分解して活性酸素種を含む前記電解水４を生成する。

また凝縮部１５での冷却には、前記気液接触部５で電解水４と気液接触させて水分が蒸発してその気化熱により冷却された空気により空気循環風路１６の外側から冷却する方式以外に、例えば、ペルチェ素子を用いた電子式、冷凍サイクルを利用した冷凍回路方式などを併用したり、これらの少なくとも１つの方式を用いたりすることもできる。

尚、吸湿材１３と放出部１４はロータ１７の所定の位置に配置されており、モータ１８で駆動して回転軸１９（図示しない）の廻りに回転できるようになっている。

水分を吸着した吸湿材１３を図１に示した放出部１４に移動する時は、制御部１２がモータ１８を作動して回転軸１９の廻りにロータ１７を回転させて、吸湿材１３を放出部１４に移動させる。放出部１４に移動した吸湿材１３はヒータ２０で加熱されて水分を放出し再生される。再生された吸湿材１３を再び、制御部１２がモータ１８を作動して回転軸１９の廻りにロータ１７を回転させて図１に示した所定の位置に移動させて再使用できる。

２１Ａは空気移送のためのファンであり、水分回収後の空気を吹出口７へ排出する。２２はそれぞれの装置を所定の位置に一体的に収容する函体である。

本発明で用いる吸湿材は空気中に含まれた水分を吸着でき、そして加熱などにより再生できるものであればよく、特に限定されるものではない。本発明で用いる吸湿材としては、具体的には、例えばゼオライトを例示できる。市販品を使用することもできる。

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、スーパ一オキシドアニオン、一重項酸素、ヒドロキシルラジカル、ある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、次ハロゲン酸などといった、いわゆる広義の活性酸素を含めたものとする。
（水の電気分解する例について説明する）
本発明の空気清浄機１は、例えば居室内や閉鎖空間などの外部空間内の空気を吸気口３から取り込み、取り込んだ前記空気を気液接触部５で前記電解水４と気液接触させて浄化し、浄化した空気に含まれる水分を水回収部６で回収し、回収した水は貯水部８中で電気分解してオゾンなどの活性酸素種を含む電解水４を生成させ、そして吹出口７から排出するように構成されている。

活性酸素種発生電極がオゾン電極の場合、貯水部８の水中に所定以上の、つまり電極１０（例えば白金カソ一ド）、電極１０（例えば金属酸化物アノード）が浸漬する程度以上の水が溜まった状態で、制御部１２からの信号により図示しない電源部が電極１０、１０に通電を行う。すると、水の電気分解が始まり下記式（１）の反応によりオゾンが生成し、生成したオゾンが水に溶解した電解水（オゾン水）４が貯水部８内に生成される。

３Ｈ₂ Ｏ→Ｏ₃ ＋６Ｈ⁺ ＋６ｅ^- （式１）
気液接触部５は、例えば電解水による劣化が少ない素材、例えば、ポリオレフィン樹脂系、ＰＥＴ樹脂系、塩化ビニル樹脂系、フッ素樹脂系またはセラミックス樹脂系などの素材で作成されたポーラス構造（例えば、連通した多細孔を有する多孔質構造）を有する気液接触部材であって、気体接触面積が広く確保され、電解水で表面を濡らすことができ、目詰まりしにくい構造になっており、外部空間から取り込んだ空気と気液接触させて空気を浄化できるものである。

そしてポンプ３２により、貯水部８に貯留されている電解水（オゾン水）４が供給された気液接触部５に吸気口３から取り込んだ空気を通過させることにより、空気とオゾン水４とが気液接触して空気の除菌（殺菌）、消臭（脱臭）、浮遊物質の除去や有害物質の除去が行われ空気を浄化することができる。

図１に示すように、ポンプ３２により気液接触部５に供給された電解水は、気液接触後、再び貯水部８に回収される。

本発明の空気清浄機１では、空気中から凝縮回収した水をオゾン水の生成に利用しているので、例えば、使用者が水を供給する必要がなく、給水の装置が不要であり、手間が掛からない。
（水道水を追加供給して電気分解を行う例について説明する）
本発明においては、水道水を貯水部８内に追加供給して電気分解を行うことができる。

貯水部８内に図示しない水道水供給手段を経て水道水を追加供給して、この貯水部８に所定以上の、つまり電極１０、１０が浸漬する程度以上の水が溜まった状態で制御部１２からの信号により電源部（図示しない）は電極１０、１０に通電を行う。すると、水の電気分解により下記式（２）〜（５）の反応により活性酸素種が生成し、生成した活性酸素種が水に溶解した電解水４が貯水部８内に生成される。

活性酸素種発生電極が次亜塩素酸発生電極の場合、電極１０、１０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、この電極に印加する電流値は、電流密度一定で１０ｍＡ（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））を発生させている。
カソードでは、
４Ｈ⁺＋４ｅ^-＋（４ＯＨ^-）→２Ｈ₂＋（４ＯＨ^-）（式２）
の反応が起こり、アノードでは、
２Ｈ₂Ｏ→４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^- （式３）
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^- （式４）
のように反応し、さらにこのＣｌ₂は水と反応し、
Ｃｌ₂＋Ｈ₂Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ（式５）
となる。

この構成では、電極１０、１０に通電することで、殺菌力の大きいＨＣｌＯ（次亜塩素酸）が発生し、生成したＨＣｌＯ（次亜塩素酸）が水に溶解した電解水４をポンプ３２により気液接触部５に吸気口３から取り込んだ空気を供給することにより、雑菌が繁殖することを防止でき、気液接触部５を通過する空気中に浮遊するウィルスやアレルゲンなどを不活化することができる。また、臭気も気液接触部５を通過する際に、電解水４中の次亜塩素酸と反応し、イオン化して溶解することで、空気中から除去され、脱臭される。

凝縮回収した水を電気分解する例および水道水を追加供給して電気分解を行う例について説明したが、本発明においては、両者を単独で使用することもできるが、両者を組み合わせて使用することもできる。両者を組み合わせて使用すると雑菌の繁殖の防止やウィルスやアレルゲンなどの不活化や脱臭の効果が増大する。

以下に実施例および比較例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
１ｍ³ 中にタバコ１本を吸った全成分が含まれる臭気を含む常温の空気からなる外部空間を準備した。この状態の臭気を１００％とし、図１に示した構成の実験用の本発明の空気清浄機を作動させて前記外部空間の空気を電解水（塩素濃度１０ｍｇ／Ｌ）と気液接触することにより脱臭を行った。

試験結果を図３に示す。

図３から、本発明の空気清浄機を作動させると約１５分程度で急速に脱臭されることが判る。
（比較例１）
比較のために本発明の空気清浄機を使用せずに自然放置した以外は実施例１と同様に試験した。試験結果を図３に示す。図３から、３０分経過しても脱臭されることが判る。
（実施例２）
１ｍ³ 中に乳酸菌（バチルス属）１×１０⁸ 個が浮遊して均一に含まれる常温の空気からなる外部空間を準備した。空気中にこの浮遊菌が含まれる状態を１００％とし、図１に示した構成の実験用の本発明の空気清浄機を作動させて前記外部空間の空気を電解水（塩素濃度１０ｍｇ／Ｌ）と気液接触することにより殺菌を行った。

試験結果を図４に示す。

図４から、本発明の空気清浄機を作動させると約１５分程度で完全に殺菌できることが判る。
（比較例２）
比較のために本発明の空気清浄機を使用せずに自然放置した以外は実施例２と同様に試験した。試験結果を図４に示す。図４から、３０分経過しても試験開始の状態が維持されており殺菌されることが判る。

上記実施の形態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
（１）前記実施形態においては、水回収部の例として、デシカントを用いる水回収部を示したが、水回収部は空気中の水分を凝縮して回収して利用できるものであればよく、これらに限定されるものではない。

他の例として、具体的には冷凍サイクルを利用した冷凍回路方式を挙げることができる。
（２）前記実施形態の本発明の空気清浄機の吹出口から排出する空気中のオゾンなどの活性酸素種を除去するために、例えばオゾン分解触媒に接触させてオゾンを分解して除去する活性酸素種除去手段や、紫外線照射してオゾンを分解して除去する活性酸素種除去手段や、活性炭などの吸収・吸湿材に接触させてオゾンを吸収・吸着させて除去する活性酸素種除去手段などを備えることができる。

本発明の空気清浄機の吹出口にオゾン濃度センサを設け、吹出口から排出される空気に所定濃度以上のオゾンが含まれていることをオゾン濃度センサが検知した場合には、制御部１２から信号を出力して活性酸素種除去手段を作動させてオゾンを安全なレベルまで除去したり、或いは完全に除去するなどすることも可能である。

１空気清浄機
２風路
３吸気口
４電解水
５気液接触部
６水回収部
７吹出口
８貯水部
１０活性酸素種発生用電極（電解部）
１１水位センサ
１２制御部（導電率検出手段）
１３吸湿材
１４放出部
１５凝縮部
１６空気循環風路
１７ロータ
１８モータ
１９回転軸
２０ヒーター
２１Ａファン（送風手段）
２１Ｂファン
２２函体
３０除放材
３１除放材保持部
３２ポンプ

Claims

風路の上流側より、空気を取り込む吸気口と、取り込んだ空気を電解水と気液接触させて浄化する気液接触部と、気液接触後の空気に含まれる水分を回収するための水回収部と、水分回収後の空気を吹出口へ排出する送風手段と、空気を排出する吹出口と、を順次配置すると共に、
前記水回収部にて回収した水を貯留するための貯水部と、
貯水部に貯留された水を前記気液接触部へ供給するポンプと、
前記貯水部中に貯留した水を電気分解して活性酸素種を含む前記電解水を生成させる電解部と、を備えたことを特徴とする空気清浄機。
前記水回収部が、気液接触後の空気に含まれる水分を吸着する吸湿材と、前記吸湿材に吸着した水分を加熱して放出する放出部と、放出した水分を前記気液接触後の空気により冷却凝縮して回収する冷却部とを備え、冷却凝縮して回収した水を前記貯水部に貯留するように構成したことを特徴とする請求項１記載の空気清浄機。
水分と接触することで塩素イオンを除放する除放材を保持する除放材保持部を備え、前記水回収部にて回収された水は、この水の導電率を上げる塩素イオンを前記除放材保持部で含んで前記貯水部へ供給されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気清浄機。
前記貯水部に貯留された水の導電率を検出する導電率検出手段を備え、この導
電率検出手段により検出された貯水部の水の導電率が所定値以下の場合、前記水回収手段により水の回収を行って、前記除放材保持部より塩素イオンを含んだ水を貯水部に供給することを特徴とする請求項３に記載の空気清浄機。
前記貯水部に水位センサを備え、前記貯水部に貯留する水の水位を所定範囲に
維持することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の空気清浄機。