JP2011045563A - 空気除菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スケールの析出を抑制する空気除菌装置を提供する。
【解決手段】空気除菌装置は、電解槽と、電解槽によって生成された電解水が供給される気液接触部材と、電解槽によって生成された電解水を貯留すると共に気液接触部材から流下する電解水を受ける水受け皿と、水受け皿に水を供給する給水経路と、水受け皿に貯留した電解水を汲み上げて電解水を気液接触部材に供給する循環ポンプと、気液接触部材に室内空気を送る送風ファンとを備え、水受け皿に水を供給する給水経路に、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を所定の割合で混在させた両性イオン交換樹脂１０４を設ける構成とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、ウィルス、細菌、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、水道水を電気分解して次亜塩素酸を含む電解水を生成させ、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）。この空気除菌装置は、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し、ウィルス等を不活化することにより、空気を除菌しようとするものである。
特開２００２−１８１３５８号公報

上記従来の空気除菌装置においては、上記電解水を循環させて利用するが、比較的長い期間にわたって電解水を循環させると電解水の蒸発等によって、水道水に含まれていた陽イオン（例えば、カルシウムイオン（Ｃａ⁺）及びマグネシウムイオン（Ｍｇ⁺））や陰イオン（例えば、硫酸イオン（ＳＯ₄ ^2-））が濃縮されて、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸ナトリウム等のスケールが析出しやすくなる。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、スケールの析出を抑制す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、本発明は、電解槽と、前記電解槽によって生成された電解水が供給される気液接触部材と、前記電解槽によって生成された電解水を貯留すると共に前記気液接触部材から流下する電解水を受ける水受け皿と、前記水受け皿に水を供給する給水経路と、前記水受け皿に貯留した電解水を汲み上げて該電解水を前記気液接触部材に供給する循環ポンプと、前記気液接触部材に室内空気を送る送風ファンとを備え、前記水受け皿に水を供給する給水経路に、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を所定の割合で混在させた両性イオン交換樹脂を設けたことを特徴とする。
上記構成によれば、水受け皿に水を供給する給水経路に、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を所定の割合で混在させた両性イオン交換樹脂を設けたため、水受け皿に供給される水に含まれる陽イオン及び陰イオンが両性イオン交換樹脂によって除去されるので、スケールの析出を防止できる。

上記構成において、前記陽イオン交換樹脂はイオン交換してナトリウムイオンを放出し、前記陰イオン交換樹脂はイオン交換して塩化物イオンを放出し、前記両性イオン交換樹脂は食塩で再生可能であってもよい。
上記構成によれば、陰イオン交換樹脂はイオン交換して塩化物イオンを放出するため、水受け皿に供給される水に塩化物イオンが追加されるので、次亜塩素酸を安定して生成し、空気を十分に除菌できる。また、両性イオン交換樹脂は、食塩で再生可能であるため、容易に入手可能な食塩を用いて容易に再生でき、繰り返し使用できる。

上記構成において、前記両性イオン交換樹脂を前記水受け皿に水を供給するための給水タンクに設けてもよい。
上記構成によれば、両性イオン交換樹脂を水受け皿に水を供給するための給水タンクに設けたため、給水タンクの水に含まれる陽イオン及び陰イオンが両性イオン交換樹脂によって除去されるので、スケールの析出を効果的に防止できる。

上記構成において、前記給水タンクに、前記水受け皿に水を供給する給水口を形成し、この給水口に前記両性イオン交換樹脂を設けてもよい。
上記構成によれば、給水タンクに、水受け皿に水を供給する給水口を形成し、この給水口に両性イオン交換樹脂を設けたため、給水タンク内の水が水受け皿に供給される前に両性イオン交換樹脂を通るので、この水に含まれる陽イオン及び陰イオンが除去され、スケールの析出を効果的に防止できる。

上記構成において、前記給水口は、前記給水タンク内に水を入れるためのものであり、当該給水口にキャップ部材を取り付け、このキャップ部材に前記両性イオン交換樹脂を設けてもよい。
上記構成によれば、給水口は、給水タンク内に水を入れるためのものであり、給水口にキャップ部材を取り付け、このキャップ部材に両性イオン交換樹脂を設けたため、給水タンクへの給水時にキャップ部材とともに両性イオン交換樹脂が給水タンクから取り外されるので、両性イオン交換樹脂を給水タンクから取り外す手間を省くことができる。

上記構成において、前記キャップ部材に、前記水受け皿内の電解水が所定の水位以下の場合に開くフロートバルブと、前記両性イオン交換樹脂を貫通する通気孔とを設けてもよい。
上記構成によれば、キャップ部材に、水受け皿内の電解水が所定の水位以下の場合に開くフロートバルブと、両性イオン交換樹脂を貫通する通気孔とを設けたため、給水タンク内の水が自動的に、かつ、円滑に両性イオン交換樹脂を通って水受け皿に供給されるので、例えば両性イオン交換樹脂を密に配置でき、イオン交換の効率を向上できる。

本発明によれば、水受け皿に水を供給する給水経路に、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を所定の割合で混在させた両性イオン交換樹脂を設けたため、水受け皿に供給される水に含まれる陽イオン及び陰イオンが両性イオン交換樹脂によって除去されるので、スケールの析出を防止できる。

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の外観斜視図であり、図２は、空気除菌装置１の内部構成を示す斜視図である。
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、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、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、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。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。

筐体１１の上面には、図２に示すように、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（給水経路）６０及び排水タンク８０を出し入れ可能となっている。
また、図１に示すように、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（一側面）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。

筐体１１には、図２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、前後に２つの食塩水タンク９５Ａ，９５Ｂが収容されている。これら送風ファン３１及びファンモータ３２と食塩水タンク９５Ａ，９５Ｂ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）と対向する位置にプレフィルタ３４が着脱自在に配置されている。このプレフィルタ３４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第１フィルタ２５と、この第１フィルタ２５を通過する、例えば粒径１０（μｍ）以上の物を捕集する第２フィルタ２６とを備えて構成される。このプレフィルタ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。

一方、上側の室２２には、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、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。
電装ボックス３９の上方には、通過する空気を電解水に接触させて空気を除菌する気液接触部材５３が配置されている。気液接触部材５３の下方には、気液接触部材５３から滴下した電解水を受ける水受け部４２Ａを備えた水受け皿４２が配置されている。水受け皿４２は、上記水受け部４２Ａよりも深底に形成された貯留部４２Ｂを備え、貯留部４２Ｂは多量の電解水を貯留できる。この貯留部４２Ｂには、水受け部４２Ａに滴下した電解水が流入するように構成され、電解水が貯留部４２Ｂに貯留される。また、貯留部４２Ｂは上記食塩水タンク９５Ａ，９５Ｂの上方に延在している。貯留部４２Ｂには、水受け部４２Ａよりも深底の深底部４２Ｂ１と、この深底部４２Ｂ１よりも浅底の浅底部４２Ｂ２とが形成されている。

貯留部４２Ｂの上には、排水タンク８０が配設されており、貯留部４２Ｂに貯留された電解水を適宜排水可能に構成されている。
また、貯留部４２Ｂの上には、排水タンク８０に隣接して給水タンク６０が配設され、給水タンク６０から貯留部４２Ｂに水を供給可能な構成となっている。この給水タンク６０に貯留される水は、水道水等のように塩化物イオン等のイオン種が予め含有されている水であってもよいし、井戸水等の塩化物イオンの濃度の希薄な水であってもよい。本実施形態では、これらを総称して水という。

本構成では、井戸水等の塩化物イオン濃度の希薄な水が使用された場合に、塩化物イオンを添加するために、予め所定の濃度に調整された食塩水を貯留する食塩水タンク９５Ａ，９５Ｂが設けられている。食塩水タンク９５Ａ，９５Ｂは、接続管９６によって互いに接続されており、前側の食塩水タンク９５Ａには、貯留部４２Ｂの上方に延びる食塩水供給管９７が着脱自在に接続されている。食塩水供給管９７には、制御部の制御に従って動作する食塩水供給ポンプ９８が設けられており、食塩水タンク９５Ａ，９５Ｂに貯留された食塩水は、食塩水供給ポンプ９８によって汲み上げられ、貯留部４２Ｂに供給されるようになっている。

次に、空気除菌装置１における空気の流れを説明する。
図３は、空気除菌装置１の内部構成を示す右側断面視図である。
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。送風ファン３１の送風口３１Ａは、図３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、上側の室２２の背面側において上下に延びる風路としての空間１Ａに連通する。空間１Ａは、筐体１１の背面側に配置される第１導風部材９１と、この第１導風部材９１に対向配置され、支持板２１から水受け皿４２まで延在する導風板９４とにより形成されている。送風ファン３１の送風口３１Ａから吹き出された空気は、図３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。

一方、気液接触部材５３を介して、上記空間１Ａと反対側（本実施形態では筐体１１の前面側）の空間１Ｂには、図３に示すように、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９３が配置されている。第２導風部材９３は、上面部と背面部とを開口された略箱状に形成されている。
この第２導風部材９３は、空間１Ｂ内の空気を吹出口１３に導く機能に加えて、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）を受ける機能を有する。具体的には、第２導風部材９３の内側の底面９３Ａは、気液接触部材５３に向けて傾斜しており、第２導風部材９３に飛び出した水を水受け皿４２に導くように形成されている。そして、気液接触部材５３を通過した空気は、第２導風部材９３の内側の面９３Ｂ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。

図４は、電解水を生成し循環させる要部の構成を示す斜視図である。
本実施の形態では、空気を除菌する電解水は、循環されて繰り返し使用される。循環の概略を説明すると、電解水の原料として貯留部４２Ｂに供給された水は、電解水を循環させるための循環ポンプ４４により電解槽４６に供給され、電解槽４６により水が電解されて生成された電解水は、貯留部４２Ｂに再び戻り貯留され、その後、循環ポンプ４４により気液接触部材５３に供給され、次いで、除菌に使用された電解水が水受け部４２Ａに流下し、水受け部４２Ａから貯留部４２Ｂに流れた電解水が再び循環ポンプ４４により電解槽４６に供給されて電解水の循環が繰り返されるというものである。このように、本実施形態における構成では電解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良く空気の除菌ができる。

水受け皿４２は、水受け部４２Ａと貯留部４２Ｂとが一体に成形されて構成される。水受け部４２Ａは貯留部４２Ｂより一段高く形成されており、気液接触部材５３から水受け部４２Ａに流下した電解水は、貯留部４２Ｂに流れるようになっている。また、水受け部４２Ａから貯留部４２Ｂに至る電解水の流路には、気液接触部材５３から流れ落ちた水に含まれる固形物（スケール）を捕集するフィルタ７４が配設されている。

循環ポンプ４４は、その吸入口が貯留部４２Ｂの水面より下になるように配設され、循環ポンプ４４の吐出口に接続された配水管７１を通じて電解水を吐出する。配水管７１は、２つの経路に分岐し、一の経路では、循環ポンプ４４は、配水管７１と分岐して接続される分岐管７２を介して電解槽４６に接続され、他方の経路では、配水管７１が水受け部４２Ａの側に延びた終端に位置する気液接触部材５３に接続される。

一の経路において、分岐管７２を通って電解槽４６に供給された電解水は、電解槽４６により電解される。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。本実施の形態では、塩化物イオンを含む水が電解されることで、除菌成分としての次亜塩素酸を含む電解水が生成される。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４２Ｂに送出する返送管７３が接続されている。返送管７３は、排出口４６Ａから横方向に延びた後、下方向に向きを変え、返送管７３の下端は、フィルタ７４の上方に位置している。電解水は、返送管７３の下端から直接、フィルタ７４に注がれるようにして還流され、フィルタ７４を通過する際にスケール等を取り除かれて、貯留部４２Ｂに貯留される。なお、返送管７３から流れ出る電解水が、フィルタ７４の上流である水受け部４２Ａに還流される構成としても良い。この場合、返送管７３から水受け部４２Ａに注がれた電解水は、上述の場合と同様に、フィルタ７４を介して貯留部４２Ｂに流れるため、スケールを取り除くことができる。

気液接触部材５３の上部には、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（図示略）を備え、このトレー部材の側面に複数の散水孔（図示略）が開口しており、配水管７１により供給される電解水は、この散水孔から気液接触部材５３に対して滴下されるようになっている。

そして、次亜塩素酸を含んだ電解水が供給された気液接触部材５３が送風により空気を送られると、空気が気液接触部材５３を通過する際に、空気中に浮遊するウィルス等と電解水とが接触してウィルス等が不活化されるため、空気を除菌することができ、さらに気液接触部材５３自体における雑菌の繁殖を防止できる。また、臭気が気液接触部材５３を通過する際に、電解水中の次亜塩素酸と反応し、イオン化して電解水に溶解することにより、空気中から除去されるため、脱臭をすることもできる。

気液接触部材５３は、ハニカム構造を持ったフィルタである。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、波板部材と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、電解水の滴下が可能で、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または複数設けられる。
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。

そして、返送管７３には排水管５５（図６）が接続され、排水管５５の先端はノズル５７（図６）を介して上記排水タンク８０（図６）の下部に接続されており、電解槽４６内の電解水が排水タンク８０に排水されるようになっている。

次に、水受け皿４２に水を供給する給水タンク６０、及び、水受け皿４２に貯留された電解水が排水される排水タンク８０について説明する。
図５は、給水タンク６０及び排水タンク８０を後方から示す断面図である。図６は、図２の空気除菌装置１を示す右側面図である。
図５に示すように、給水タンク６０は給水タンク本体６１を備え、この給水タンク本体６１は、上面６１Ａ、下面６１Ｂ、前面６１Ｃ、後面、左側面６１Ｅ、及び右側面６１Ｆを備えて構成されている。上面６１Ａには把手６２が設けられている。

下面６１Ｂの略中央部には、給水口６３が形成されており、この給水口６３から、給水タンク本体内に水道水が供給されるとともに、給水タンク本体内の水道水を水受け皿４２へと供給可能になっている。この給水口６３には、キャップ部材１００が取り付けられ、このキャップ部材１００は、給水口６３に取り付けられる略円筒状の胴部１０１と、この胴部１０１の下端に取り付けられるキャップ体１０２とを備えて構成されている。胴部１０１には、胴部１０１を上下に仕切る一対の仕切部材１０３Ａ，１０３Ｂが一体に形成されている。上側の仕切部材１０３Ａは、胴部１０１の上部に配置され、胴部１０１が給水口６３に取り付けられると給水口６３のすぐ下方に位置する。下側の仕切部材１０３Ｂは、胴部１０１の下部に配置され、キャップ体１０２との間に隙間Ｓを形成している。これらの仕切部材１０３Ａ，１０３Ｂは略円板状に形成され、各仕切部材１０３Ａ，１０３Ｂには複数の貫通孔が形成されている。

一対の仕切部材１０３Ａ，１０３Ｂの間には、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を所定の割合で混在させた両性イオン交換樹脂１０４が配置されている。本実施の形態の両性イオン交換樹脂１０４は、例えば直径１ｍｍ弱の粒状に形成されているが、両性イオン交換樹脂１０４の形状は、これに限定されない。陽イオン交換樹脂は、給水タンク６０内に入れられた水道水中の陽イオンとイオン交換してナトリウムイオン（Ｎａ⁺）を放出するものである。一方、陰イオン交換樹脂は、給水タンク６０内に入れられた水道水中の陰イオンとイオン交換して塩化物イオン（Ｃｌ^-）を放出するものである。そして、両性イオン交換樹脂１０４は、食塩で再生可能に構成されている。
胴部１０１内には、仕切部材１０３Ａ，１０３Ｂを貫通して給水タンク本体６１内に延びる通気ノズル（通気孔）１０５が設けられている。通気ノズル１０５は、一端が下側の仕切部材１０３Ｂに固定され、下部が上側の仕切部材１０３Ａに固定され、他端が給水タンク本体の上部まで延びている。通気ノズル１０５の他端には、側方に開口する通気開口１０５Ａが形成されている。

キャップ体１０２には、フロートバルブ１０２Ａが設けられている。貯留部４２Ｂ（図２参照）の水面が給水口６３よりも下になると、このフロートバルブ１０２Ａが開放されることにより、給水タンク本体６１から必要量の水が供給され、貯留部４２Ｂの水位が一定に保たれる仕組みとなっている。
右側面６１Ｆには、上半分の上下方向略中央部に、内側に窪んだ窪み部６４が形成されている。窪み部６４は、側面視で略矩形状に形成されており、窪み部６４の平面部６４Ａには、面ファスナー６５が取り付けられている。また、右側面６１Ｆには、下半分の上下方向略中央部に、外側に突出する凸部６６が形成されている。凸部６６は、斜め上方に延出しており、前面視で略台形状に形成されている。

排水タンク８０は、排水タンク本体８１を備え、この排水タンク本体８１は、上面８１Ａ、下面８１Ｂ、前面８１Ｃ、後面８１Ｄ（図６）、左側面８１Ｅ、及び右側面８１Ｆを備えて構成されている。排水タンク本体８１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。

上面８１Ａの後部には、排水タンク本体８１内の電解水を排出する排出孔８２（図６参照）が形成されている。左側面８１Ｅには、給水タンク６０の面ファスナー６５に対応する位置に、面ファスナー８３が取り付けられている。また、左側面８１Ｅには、給水タンク６０の凸部６７と嵌め合うように、内側に凹んだ凹部８４が形成されている。
給水タンク６０の右側面６１Ｆと排水タンク８０の左側面８１Ｅとを対向させて当接させると、給水タンク６０の凸部６６が排水タンク８０の凹部８４に嵌め合わされるとともに、給水タンク６０の面ファスナー６５が排水タンク８０の面ファスナー８３に接着して、給水タンク６０と排水タンク８０とが一体になる。ここで、面ファスナー６５及び面ファスナー８３が上係合部６５Ａを構成し、凸部６６及び凹部８４が下係合部６６Ａを構成している。なお、給水タンク６０及び排水タンク８０は、一体形成されてもよい。

図６に示すように、排水タンク本体８１の下面８１Ｂには、前後方向略中央部よりやや前方に、電解水を排水タンク本体８１内に流入させるための流入口８５が形成されている。流入口８５の前方には、排水タンク本体８１内の電解水を貯留部４２Ｂに流出させる流出口８６が形成されている。流入口８５及び流出口８６には、流入パイプ８７及び流出パイプ８８の下端が連結され、流入パイプ８７及び流出パイプ８８が排水タンク本体８１内に配置される。

流入パイプ８７は、流出パイプ８８より長く形成され、流入パイプ８７の出口８７Ａが流出パイプ８８の入口８８Ａより上方に位置している。
流出口８６には弁棒８９Ａを有する開閉弁８９が設けられており、この開閉弁８９は、弁棒８９Ａが下方から押されると開き、弁棒８９Ａが放されると閉じるように構成されている。排水タンク８０が空気除菌装置１に設置されると、弁棒８９Ａが貯留部４２Ｂの浅底部４２Ｂ２に当接して押されて開閉弁８９が開く。

浅底部４２Ｂ２には、流入口８５に対応する位置に、流入口８５に水を導くノズル５７を挿通可能なノズル受け部４３が形成されている。ノズル５７の上端部には、Ｏ−リング５７Ａが取り付けられている。したがって、テーパ部８７Ｂにノズル５７を挿入するように、排水タンク８０を空気除菌装置１に設置すると、テーパ部８７Ｂとノズル５７とがＯ−リング５７Ａを介して連結される。すなわち、このノズル５７は、水を流入口８５に導く機能に加え、排水タンク８０の位置決めをする機能を有している。

図７は、電解水の循環経路を示す概略図であり、図８は電解槽４６の構成を詳細に示す図である。これら図７及び図８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６０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６０が空気除菌装置１に設置されると、上述のように、給水タンク６０から水受け皿４２の貯留部４２Ｂに水道水が供給され、貯留部４２Ｂの水位が所定のレベルに達する。貯留部４２Ｂ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８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、カソード電極としての電極４８では、水中の水素イオン（Ｈ⁺）と水酸化物イオン（ＯＨ^-）とが下記式（１）に示すように反応する。
４Ｈ⁺＋４ｅ^-＋（４ＯＨ^-）→２Ｈ₂＋（４ＯＨ^-） ・・・（１）

一方、アノード電極（陽極）としての電極４７では、下記式（２）に示すように水が電気分解される。
２Ｈ₂Ｏ→４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^- ・・・（２）
とともに、電極４７においては、水に含まれる塩素イオン（塩化物イオン：Ｃｌ^-）が下記式（３）に示すように反応し、塩素（Ｃｌ₂）が発生する。
２Ｃｌ^-→Ｃｌ₂＋２ｅ^- ・・・（３）
さらに、この塩素は下記式（４）に示すように水と反応し、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）と塩化水素（ＨＣｌ）が発生する。
Ｃｌ₂＋Ｈ₂Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ ・・・（４）

電極４７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（図２参照）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。

従って、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、電解水により清浄化（除菌、脱臭等）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、水受け皿４２の水受け部４２Ａに落ちる。この水受け部４２Ａに落ちた電解水は貯留部４２Ｂに流れ込み、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。また、蒸発等により貯留部４２Ｂに貯留される水量が減った場合には、給水タンク６０内の水道水が貯留部４２Ｂに適量供給される。

給水タンク６０から水道水が供給されることにより、電解槽４６に供給する水の塩分濃度（塩素濃度）が低くなると、食塩水供給ポンプ９８が駆動され、食塩水タンク９５Ａ，９５Ｂに貯留された食塩水は、食塩水供給管９７を通って水受け皿４２に自動で供給される。食塩水は、電解槽４６に供給する水の塩分濃度（塩素濃度）が所定の値になるまで水受け皿４２に供給される。なお、なお、塩素濃度は、電解槽４６に供給する水の導電率を計測することによって判定される。

また、給水タンク６０から給水が開始されると、循環ポンプ４４の運転によって、電解槽４６内の電解水が排水される。このとき、電解槽４６内の電解水は、循環ポンプ４４によって汲み上げられ、排水管５５及びノズル５７を介して排水タンク８０に導かれる。この電解水は、図６に矢印Ａで示すように、排水タンク本体８１内で流入パイプ８７を流れ、排水タンク本体８１の上部の入口８８Ａから排水タンク本体８１に流入して、排水タンク本体８１の下部に溜まる。排水タンク本体８１の上部に位置する流出パイプ８８の入口８８Ａまで電解水が溜まり満水になると、この電解水は、図６に矢印Ｂで示すように、入口８８Ａから流出パイプ８８を流れ、水受け皿４２に供給される。

ここで、流出パイプ８８の入口８８Ａは、排水タンク本体８１の上部に位置するので、電解水より重いスケール等の汚れは排水タンク本体８１の下部に沈殿し、汚れが取り除かれた電解水が水受け皿４２に供給される。すなわち、排水タンク８０は、汚れを取り除くフィルタとしての機能も有している。このように、本実施の形態の空気除菌装置１は、電解水が一時的に排水タンク８０に貯留され、汚れが取り除かれて循環利用されるように構成されるので、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良く空気の除菌ができる。

給水タンク６０の水道水がなくなると、空気除菌装置１が停止する。排水タンク８０は、図２に示すように、上側の室２２に配置された給水タンク６０に隣接して配置されており、筐体１１には、給水タンク６０及び排水タンク８０を取り出し可能なタンク用開閉蓋１４Ａが設けられているので、給水タンク６０及び排水タンク８０を１つのタンク用開閉蓋１４Ａから取り出すことができる。排水タンク８０内の電解水及び沈殿していた汚れは、排水タンク本体８１の上面８１Ａに設けられた排出孔８２（図６参照）から排出できる。そして、水道水が供給された給水タンク６０及び空になった排水タンク８０は、空気除菌装置１に再び設置される。

水道水を電気分解して電解水を生成する場合には、水道水の水質によりスケールが発生しやすくなる。本実施の形態では、給水タンク６０から水受け皿４２に水道水が供給される際、給水タンク６０内の水道水は、キャップ部材１００に設けられた両性イオン交換樹脂１０４を通過する。より詳細には、図４に示すように、上述のようにフロートバルブ１０２Ａが開放されると、空気が通気ノズル１０５を通って給水タンク本体６１内に入り、その分の水道水が給水タンク本体６１の給水口６３から流出し、上側の仕切部材１０３Ａの貫通孔を通って両性イオン交換樹脂１０４と接触して、下側の仕切部材１０３Ｂの貫通孔を通って隙間Ｓに流れ込み、キャップ体１０２から水受け皿４２（図７）に供給される。

水道水が両性イオン交換樹脂１０４と接触すると、水道水中の陽イオン、例えばマグネシウムイオン（Ｍｇ⁺）やカルシウムイオン（Ｃａ⁺）は、陽イオン交換樹脂に吸着されて除去される。一方、水道水中の陰イオン、例えば硫酸イオン（ＳＯ₄ ^2-）は、陰イオン交換樹脂に吸着されて除去される。このように、水受け皿４２に供給される水道水に含まれる陽イオン及び陰イオンが両性イオン交換樹脂１０４によって除去されるので、スケールの析出を防止できる。このとき、陰イオン交換樹脂は、イオン交換して塩素イオンを放出するため、水受け皿４２に供給される水に塩素イオンが追加されるので、この塩素イオンを利用して次亜塩素酸を安定して生成し、空気を十分に除菌できる。

キャップ部材１００には、両性イオン交換樹脂１０４を貫通する通気ノズル１０５が設けられているため、キャップ部材１００内に入った空気が通気ノズル１０５を流通して給水タンク本体６１に流入し、その結果、給水タンク本体６１の水道水が円滑に流出する。したがって、空気を流通させるべく粒子状の両性イオン交換樹脂１０４を隙間を空けて配置する必要がないので、キャップ部材１００に両性イオン交換樹脂１０４を密に配置でき、イオン交換の効率を向上できる。
両性イオン交換樹脂１０４は、給水タンク６０の水道水を流出させる給水口６３に設けられているため、給水タンク６０内の水が水受け皿４２に供給される前に両性イオン交換樹脂１０４を通るので、この水に含まれる陽イオン及び陰イオンを確実に除去され、スケールの析出を効果的に防止できる。

また、両性イオン交換樹脂１０４は、給水タンク本体６１に水道水をいれるための給水口６３のキャップ部材１００に設けられているため、給水タンク６０に水道水を供給する際に、キャップ部材１００とともに取り外されるので、両性イオン交換樹脂１０４を取り外す手間を省くことができる。取り外した両性イオン交換樹脂１０４は、食塩で再生可能であるため、イオン交換して水素イオン（Ｈ⁺）を放出する陽イオン交換樹脂と、イオン交換して水酸化物イオン（ＯＨ^-）を放出する陰イオン交換樹脂とを混合し、工場で再生する必要のある両性イオン交換樹脂に比べ、入手の容易な食塩を用いて両性イオン交換樹脂１０４を容易に再生でき、繰り返し使用できる。本実施の形態では、食塩水を供給する食塩水タンク９５Ａ，９５Ｂが設けられているので、これらの食塩水タンク９５Ａ，９５Ｂに使用する食塩水を用いて、両性イオン交換樹脂１０４を容易に再生できる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、水受け皿４２に水を供給する給水経路である給水タンク６０に、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を所定の割合で混在させた両性イオン交換樹脂１０４を設けたため、給水タンク６０の水に含まれる陽イオン及び陰イオンが両性イオン交換樹脂１０４によって除去されるので、スケールの析出を防止できる。

また、本実施の形態によれば、陰イオン交換樹脂はイオン交換して塩素イオンを放出するため、水受け皿４２に供給される水に塩素イオンが追加されるので、次亜塩素酸を安定して生成し、空気を十分に除菌できる。また、両性イオン交換樹脂１０４は、食塩で再生可能であるため、容易に入手可能な食塩を用いて容易に再生でき、繰り返し使用できる。

また、本実施の形態によれば、給水タンク６０に、水受け皿４２に水を供給する給水口６３を形成し、この給水口６３に両性イオン交換樹脂１０４を設けたため、給水タンク６０内の水が水受け皿４２に供給される前に両性イオン交換樹脂１０４を通るので、この水に含まれる陽イオン及び陰イオンを確実に除去され、スケールの析出を効果的に防止できる。

また、本実施の形態によれば、給水口６３は、給水タンク６０内に水を入れるためのものであり、給水口６３にキャップ部材１００を取り付け、このキャップ部材１００に両性イオン交換樹脂１０４を設けたため、給水タンク６０への給水時にキャップ部材１００とともに両性イオン交換樹脂１０４が給水タンク６０から取り外されるので、両性イオン交換樹脂１０４を給水タンクから取り外す手間を省くことができる。

また、本実施の形態によれば、キャップ部材１００に、水受け皿４２内の電解水が所定の水位以下の場合に開くフロートバルブ１０２Ａと、両性イオン交換樹脂１０４を貫通する通気ノズル１０５とを設けたため、給水タンク６０内の水が自動的、かつ、円滑に両性イオン交換樹脂１０４を通って水受け皿４２に供給されるので、例えば両性イオン交換樹脂１０４を密に配置でき、イオン交換の効率を向上できる。

但し、上記実施の形態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であるのは勿論である。
例えば、上記実施の形態では、両性イオン交換樹脂１０４は給水タンク６０に設けられていたが、両性イオン交換樹脂１０４を設ける場所は、水受け皿４２に水を供給する給水経路であれば給水タンク６０に限定されない。
また、上記実施の形態では、食塩水タンク９５Ａ，９５Ｂが設けられていたが、陰イオン交換樹脂がイオン交換して塩素イオンを放出するので、食塩水タンク９５Ａ，９５Ｂは必ずしも設ける必要はない。

本発明の実施の形態に係る空気除菌装置の外観斜視図である。 空気除菌装置の内部構成を示す斜視図である。 空気除菌装置の内部構成を示す右側断面視図である。 電解水を生成し循環させる要部の構成を示す斜視図である。 給水タンク及び排水タンクを後方から示す断面図である。 図２の空気除菌装置を示す右側面図である。 電解水の循環経路を示す概略図である。 電解槽の構成を詳細に示す図である。

１ 空気除菌装置
３１ 送風ファン
４２ 水受け皿
４４ 循環ポンプ
４６ 電解槽
５３ 気液接触部材
６０ 給水タンク（給水経路）
６３ 給水口
１００ キャップ部材
１０２ フロートバルブ
１０４ 両性イオン交換樹脂
１０５ 通気ノズル（通気孔）

Claims (6)

1. 電解槽と、前記電解槽によって生成された電解水が供給される気液接触部材と、前記電解槽によって生成された電解水を貯留すると共に前記気液接触部材から流下する電解水を受ける水受け皿と、前記水受け皿に水を供給する給水経路と、前記水受け皿に貯留した電解水を汲み上げて該電解水を前記気液接触部材に供給する循環ポンプと、前記気液接触部材に室内空気を送る送風ファンとを備え、前記水受け皿に水を供給する給水経路に、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を所定の割合で混在させた両性イオン交換樹脂を設けたことを特徴とする空気除菌装置。
2. 前記陽イオン交換樹脂はイオン交換してナトリウムイオンを放出し、前記陰イオン交換樹脂はイオン交換して塩化物イオンを放出し、前記両性イオン交換樹脂は食塩で再生可能であることを特徴とする請求項１に記載の空気除菌装置。
3. 前記両性イオン交換樹脂を前記水受け皿に水を供給するための給水タンクに設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気除菌装置。
4. 前記給水タンクに、前記水受け皿に水を供給する給水口を形成し、この給水口に前記両性イオン交換樹脂を設けたことを特徴とする請求項３に記載の空気除菌装置。
5. 前記給水口は、前記給水タンク内に水を入れるためのものであり、当該給水口にキャップ部材を取り付け、このキャップ部材に前記両性イオン交換樹脂を設けたことを特徴とする請求項４に記載の空気除菌装置。
6. 前記キャップ部材に、前記水受け皿内の電解水が所定の水位以下の場合に開くフロートバルブと、前記両性イオン交換樹脂を貫通する通気孔とを設けた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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