JP2012029780A - 空気浄化エレメント、及びこの空気浄化エレメントを組み込んだ空気清浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電解水と空気が接触する気液接触部材を備えた空気浄化エレメント、及びこの空気浄化エレメントを組み込んだ空気清浄装置において、オゾン等の活性酸素に対する耐性が高く、低コスト化に適し、オゾン水等の電解水の保持性に優れた気液接触部材を備えた空気浄化エレメントを提供するものである。
【解決手段】活性酸素に対する耐性が高い繊維の組み合わせによって前記繊維相互間に空気の通過する隙間を形成した気液接触部材が、前記活性酸素に対する耐性が高い部材の枠体で担持され、前記活性酸素種を含む電解水が前記繊維の表面に付着した状態で、空気が前記電解水と接触しつつ前記隙間を通過する間に前記空気の除菌や脱臭を行うための空気浄化エレメントである。
【選択図】図６

Description

本発明は、電解水と空気が接触することにより細菌、ウィルス、真菌等の空中浮遊微生物や、臭い成分の除去が可能な気液接触部材を備えた空気浄化エレメント、及びこの空気浄化エレメントを組み込んだ空気清浄装置に関する。

水を電気分解して活性酸素種を含む電解水を生成する電解槽４６と、前記電解槽４６によって生成された電解水を貯留する水受け皿４２を備え、前記水受け皿４２に貯留した電解水を循環ポンプ４４で汲み上げて空気浄化エレメントである気液接触部材５３の上部に配置した電解水供給器５１に供給し、前記電解水供給器５１によって前記気液接触部材５３上に均一に電解水を分散させ、前記気液接触部材５３から流下する電解水を前記水受け皿４２で受け、再び前記循環ポンプ４４で汲み上げて前記気液接触部材５３に供給するよう、電解水の循環を行なう。この循環によって、前記電解水を前記気液接触部材５３に浸潤させ、送風ファン３１により前記気液接触部材５３に空気を送り前記気液接触部材５３に接触させ、当該空気を除菌する空気清浄装置がある（特許文献１参照）。

前記気液接触部材５３は、ハニカム構造を持ったフィルタ部材であり、電解水と空気が接触することにより空気中のウィルス等の除菌を行なうフィルタ部材であり、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。図示されていないが、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。それによって、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。このエレメント部には、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、ポリ塩化ビニル樹脂、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ている。また、エレメント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構成となっている。

特開２００８−１８３１８５号公報

この特許文献１の気液接触部材５３は、ハニカム構造を持ったフィルタ部材で構成したものであり、このような構造に形成する場合はコストが高く、これを採用した空気清浄装置のコストもアップする。また、空気清浄装置の使用によって気液接触部材５３の空気通路が汚れて除菌効果が低下した場合等にて交換する場合の費用も高くなる。

また、この気液接触部材５３を流れる電解水として、次亜塩素酸水を用いる場合と、オゾン水を用いる場合が考えられるが、次亜塩素酸によって空気を除菌する場合に比して、オゾンによって空気を除菌する場合の方が、酸化作用が大であるため空気の除菌効果が大である。エレメント部は、電解水として次亜塩素酸水を用いる場合は、上記の素材で形成されても耐次亜塩素酸上問題なく、製品化の場合は、除菌効果に優れ、製造のし易さを考慮して、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）樹脂でもってハニカム構造に形成したものが用いられている。

空気の除菌効果からすれば、前述の通り、次亜塩素酸水よりもオゾン水を用いる方が除菌効果が大であるが、オゾン水の場合は酸化作用が大であるため、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）樹脂でもってハニカム構造に形成した気液接触部材を使用した場合は、この気液接触部材でのオゾンの消滅速度が速く（気液接触部材でオゾンが多く消費される）、この気液接触部材に接触する空気の除菌効果がその分低下することが憂慮される。また、オゾンの強い酸化作用によって気液接触部材の劣化が速く、好ましくない。

そこで、耐オゾン性を考慮して、上記の素材のうちのポリ塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等）、及びセラミックス系材料を用いる発想も浮かぶが、これらの素材でもってハニカム構造に形成する場合は、その形成が困難である場合も含めてコストアップとなり、好ましくない。

このような点に鑑み、本発明は、電解水と空気が接触することにより、空気の除菌や脱臭を行なうために、オゾン等の活性酸素に対する耐性が高く、上記ハニカム構造のものよりもかなりの低コスト化に適し、オゾン水等の電解水の保持性に優れた気液接触部材を備えた空気浄化エレメントを提供するものである。

また、本発明は、特に、酸化作用が強いオゾン水と空気との接触によって空気の除菌や脱臭を行なうために、オゾンに対する耐性が高く、低コスト化に適し、オゾン水の保持性に優れた空気浄化エレメントを提供するものである。

第１発明は、活性酸素に対する耐性が高い繊維の組み合わせによって前記繊維相互間に空気の通過する隙間を形成した気液接触部材が、前記活性酸素に対する耐性が高い部材の枠体で担持され、前記活性酸素種を含む電解水が前記繊維の表面に付着した状態で、空気が前記電解水と接触しつつ前記隙間を通過する間に前記空気の除菌や脱臭を行うための空気浄化エレメントである。

第２発明は、第１発明において、前記気液接触部材が無機酸化物で構成された繊維であることを特徴とする。

第３発明は、第１発明において、前記気液接触部材がガラス繊維で構成されたことを特徴とする。

第４発明は、第１発明乃至第３発明のいずれかにおいて、前記枠体がポリ塩化ビニル、ステンレスまたは表面を酸化処理したアルミニウムで構成されたことを特徴とする。

第５発明は、第１発明乃至第４発明のいずれかにおいて、前記空気浄化エレメントは、前記空気が通過する方向に所定の厚さを形成した立方体形状または直方体形状であることを特徴とする。

第６発明は、第５発明において、前記空気浄化エレメントは、上部に位置する前記枠体部分には、前記気液接触部材へ前記電解水を導入する電解水導入部を形成したことを特徴とする。

第７発明は、第５発明において、前記空気浄化エレメントは、上部に位置する前記枠体部分には、前記電解水を一時的に溜める貯留部と、前記貯留部の電解水を前記気液接触部材の上端部へ供給する電解水導入部を形成したことを特徴とする。

第８発明は、第１発明乃至第７発明のいずれかの空気浄化エレメントを備え、水を電気分解して活性酸素種を含む前記電解水を生成する電解槽と、前記電解槽によって生成された電解水を貯留する水受け皿を備え、前記水受け皿に貯留した電解水を循環ポンプで汲み上げて前記空気浄化エレメントの上部から前記気液接触部材へ流下させる電解水循環構成である空気清浄装置である。

本発明では、繊維状の気液接触部材が活性酸素に対する耐性が高い部材であり、その周囲を活性酸素に対する耐性が高い部材の枠体で担持したものであるため、繊維状の気液接触部材の安定した形状維持ができると共に、オゾン等の活性酸素に対して耐性が高く、オゾン水等の電解水の保持性に優れ、低コスト化に適したものとなり、この空気浄化エレメントを用いた機器の寿命も長く維持できる効果を奏する。

また、第２発明によって、気液接触部材が無機酸化物で構成された繊維であることにより、適度の繊維密度を保った厚さの板状に形成することにより、オゾン水の保持性に優れ、通過する空気と電解水との接触が良好となり、活性酸素に対する耐性が高い金属等の枠体で担持するのに適した構成でもって、優れた除菌脱臭効果を得ることができるものとなる。

また、第３発明によって、気液接触部材がガラス繊維で構成できるため、材料コストが低く、適度の繊維密度を保った厚さの板状に形成することが容易であり、オゾン水の保持性に優れ、通過する空気と電解水との接触が良好となり、活性酸素に対する耐性が高い金属等の枠体で担持するのに適した構成でもって、優れた除菌効果を得ることができるものとなる。この発明の空気浄化エレメントは、前記従来のＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）樹脂でもってハニカム構造に形成した場合の略半分のコストで製造できるものとなる。

また、第４発明によって、枠体がポリ塩化ビニル、ステンレスまたは表面を酸化処理したアルミニウムで構成されることにより、比較的安価にして、活性酸素に対する耐性が高い空気浄化エレメントを構成することができるものとなる。

また、第５発明は、空気浄化エレメントは、空気が通過する方向に所定の厚さを形成した立方体形状または直方体形状であることによって、平板状の空気浄化エレメントとなり、製作、梱包、及び運搬が容易となり、更に、機器に組み込んで使用する場合の組み込みがし易くなる。

また、第６発明は、空気浄化エレメントの上部に位置する枠体部分に、気液接触部材へ電解水を導入する電解水導入部を形成したことによって、気液接触部材を枠体で保持しつつ、気液接触部材へ電解水を円滑に導入することができるものとなり、気液接触部材の保持と電解水で満遍に濡らすことが良好となる。

また、第７発明は、上部に位置する枠体部分に、電解水を一時的に溜める貯留部と、この貯留部の電解水を気液接触部材の上端部へ供給する電解水導入部を形成したため、気液接触部材を枠体で保持しつつ、気液接触部材へ電解水を円滑に導入することができるものとなり、気液接触部材の保持と気液接触部材を電解水で満遍に濡らすことに適するものとなる。また、空気浄化エレメントの上方から電解水を供給する電解水供給器には、電解水を一時的に貯留するトレー部材を備える必要がなく、このトレー部材に替わって、貯留部と電解水導入部がその作用を司ることができるものとなる。

また、第８発明では、オフィス等のある程度限られた部屋の除菌や脱臭を行なう空気清浄装置として、第１発明乃至第７発明の効果を奏する好適なものとなる。

本発明の実施形態に係る空気清浄装置の外観を示す斜視図である。 図１に示す空気清浄装置の内部構成を示す斜視図である。 図１に示す空気清浄装置の内部構成を示す右側断面視図である。 図１に示す空気清浄装置の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。 本発明に係る空気清浄装置の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）は電解槽の構成を示す図である。 本発明に係る空気浄化エレメントの正面斜視図である。 本発明に係る空気浄化エレメントの取り付け状態を示す縦断面図である。 本発明に係る空気浄化エレメントの上部に電解水導入部を形成した形態の斜視図である。 空気浄化エレメントの形態によるオゾン濃度の減少割合を比較した図である。 従来のハニカム構造の空気浄化エレメントの正面図である。

本発明は、活性酸素に対する耐性が高い繊維の組み合わせによって前記繊維相互間に空気の通過する隙間を形成した気液接触部材が、前記活性酸素に対する耐性が高い部材の枠体で担持され、前記活性酸素種を含む電解水が前記繊維の表面に付着した状態で、空気が前記電解水と接触しつつ前記隙間を通過する間に前記空気の除菌や脱臭を行うための空気浄化エレメント、及びこの空気浄化エレメントを組み込んだ空気清浄装置であり、以下に、その実施例を記載する。

以下、電解水がオゾン水である場合について、本発明に係る空気浄化エレメント、及びその空気浄化エレメントを組み込んだ空気清浄装置の実施例を図に基づき説明する。
図１に示すように、空気清浄装置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の前面の下端部に空気の吸込口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。

空気清浄装置１は、吸込グリル１２及び吸込口１５を介して空気清浄装置１の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、室内空気を後述の空気浄化エレメントを通過させることによって、室内空気中に含まれる細菌、ウィルス、真菌等の空中浮遊微生物を不活化させたり、臭い成分を吸着分解して脱臭することにより、室内空気を清浄することを意味する。

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、空気清浄装置１の各種操作を行う操作パネル１６（図２参照）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２参照）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、運搬時に空気清浄装置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に空気の吸込口１５が形成されている。

次に、空気清浄装置１の内部構成を説明する。
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、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との対向する位置には、図２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にはめ込まれて配置されており、この枠部に形成された適宜の留め付け部材（図示せず）によって当該枠部に、着脱自在に固定されている。

フィルタユニット３４は、図２に示すように、捕集効率の異なる粗塵フィルタ２５と中性能フィルタ２６の２枚のフィルタを備えた構成である。下側カバー部材１９側に配置される粗塵フィルタ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し、粗塵フィルタ２５の内側に配置される中性能フィルタ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。

次に、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２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の上方に本発明に係る空気浄化エレメント５３が配置されている。この空気浄化エレメント５３と電装ボックス３９との間には、空気浄化エレメント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、空気清浄装置１を制御する制御部（図示せず）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である。

また、貯留部４２Ａの上には、図２に示すように、空気浄化エレメント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空気浄化エレメント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と空気浄化エレメント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、一方が正、他方が負となる対の電極４７、４８を複数内蔵し、これら電極４７、４８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。実施例の電解水は、後述のようにオゾン水である。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を介して空気浄化エレメント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、この固形物が空気浄化エレメント５３に流入し、この空気浄化エレメント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、図５に示すように、貯留部４２Ａの下部には排水管５５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。

空気浄化エレメント５３の上部には、この空気浄化エレメント５３上に均一に電解水を分散させるための電解水供給器５１が組み付けられている。この電解水供給器５１には供給管７１から電解水が供給されるように接続されている。この電解水供給器５１は、電解水を一時的に貯留するトレー部材を備え、このトレー部材の底面に複数の供給孔５１Ａが開口し、この供給孔５１Ａから空気浄化エレメント５３に対して電解水を流下するようになっている。

空気浄化エレメント５３は、電解水にオゾン水を使用するため、図６及び図７に示すように、活性酸素に対する耐性が高い繊維５３Ｓの組み合わせによって繊維５３Ｓ相互間に空気の通過する隙間５３Ｔを形成した気液接触部材５３Ａと、この気液接触部材５３Ａが活性酸素に対する耐性が高い部材の枠体５３Ｂで担持された構成である。

気液接触部材５３Ａは、空気を通過させる際の気体接触面積が広く確保され、電解水の滴下または流下が可能で、目詰まりしにくい構造が好ましい。このため、繊維５３Ｓは、気液接触部材５３Ａの略全体が電解水によって濡れた状態を保ちつつ、空気の通過する隙間５３Ｔを形成する状態が好ましく、この状態において、送風ファン３１からの空気が隙間５３Ｔを通過する間に電解水に接触して、電解水中のオゾンによってその空気中の細菌、ウィルス、真菌等の空中浮遊微生物を不活化させたり、臭い成分を吸着分解して脱臭することに適する材質が選択される。このため、この繊維５３Ｓは、活性酸素に対する耐性に優れたものとして、無機酸化物で構成された繊維で構成することができる。また、製造コストの低減化等を考慮すれば、その代表的な一つとしてガラス繊維が好適である。実施例では、所定の厚さと大きさを有するガラス繊維板状部材を採用している。なお、コスト低減を重要視としなければ、フッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等）のように、活性酸素に対する耐性に優れた合成樹脂の繊維を採用することもできる。

また、枠体５３Ｂには、活性酸素に対する耐性が高い部材であり、枠形状に形成するための製造コストの低減化等を考慮すれば、ポリ塩化ビニル、ステンレス、表面を酸化処理したアルミニウム（アルミナ）が好適であり、コスト低減を重要視としなければ、フッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等）やセラミックスとすることもできる。この表面を酸化処理したアルミニウムとは、表面のみを酸化処理したアルミニウムまたは全体を酸化したアルミニウムのいずれでもよく、少なくとも表面を酸化処理したアルミニウムであることを意味する。

空気浄化エレメント５３の表側（空気出口側）と裏側（空気入り口側）には、対向位置に略同じ形状及び同じ大きさの空気通過開口５３Ｐが枠体５３Ｂで囲まれて形成されている。気液接触部材５３Ａが、空気通過開口５３Ｐから飛び出さないように周囲が枠体５３Ｂに保持されるようにするために、少なくとも空気浄化エレメント５３の表側（空気出口側）の空気通過開口５３Ｐには、その内側に防護ネット５３Ｃが設けられている。防護ネット５３Ｃは、活性酸素に対する耐性が高い部材であり、空気抵抗が少ない網目形状に形成するための製造コストの低減化等を考慮すれば、ポリ塩化ビニル、ステンレス、表面を酸化処理したアルミニウム（アルミナ）が好適であり、コスト低減を重要視としなければ、フッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等）やセラミックスとすることもできる。この表面を酸化処理したアルミニウムとは、表面のみを酸化処理したアルミニウムまたは全体を酸化したアルミニウムのいずれでもよく、少なくとも表面を酸化処理したアルミニウムであることを意味する。

空気浄化エレメント５３の大きさは、これを適用する空気清浄装置１の除菌性能によって設定されるが、実際に適用した空気清浄装置１に採用したものは、縦寸法Ｌ１が２５０ｍｍ、横寸法Ｌ２が１００ｍｍ、厚さＬ３が３０ｍｍの大きさの直方体形状のものである。また、空気通過開口５３Ｐの大きさは、開口縦寸法ＬＹが２３０ｍｍ、開口横寸法ＬＸが８０ｍｍの矩形状である。また、防護ネット５３Ｃは、気液接触部材５３Ａが空気通過開口５３Ｐから飛び出さないように保持する作用であればよいため、図６に示すように、空気抵抗が少ない大きな網目形状を成している。また、気液接触部材５３Ａを防護ネット５３Ｃに当接する状態で枠体５３Ｂ内に収容した後、空気浄化エレメント５３の裏側（空気入り口側）の空気通過開口５３Ｐから気液接触部材５３Ａが飛び出さないように保持するために、棒状のバネ材で構成した保持部材５３Ｄを枠体５３Ｂに着脱自在に係止するようにすればよい。また、枠体５３Ｂの板厚は略１ｍｍであるため、気液接触部材５３Ａの厚さは、略２８ｍｍ〜３０ｍｍである。なお、適用する空気清浄装置１に応じて、この空気浄化エレメント５３を横長にして（Ｌ１を横寸法とする状態）使用する形態でも差し支えない。また、ここでの空気浄化エレメント５３の形状は直方体であるが、適用される空気清浄装置１の形態によって、空気浄化エレメント５３は空気が通過する方向に所定の厚さを形成した立方体形状であってよく、これ以外に、円板、球体、楕円体、円柱、円錐、多角柱、多角錘等の多面体であってもよい。

電解水供給器５１には、電解水を一時的に貯留するトレー部５１Ｂを備え、このトレー部５１Ｂの底面に複数の供給孔５１Ａが開口し、この供給孔５１Ａから空気浄化エレメント５３の上面の導水孔５３Ｈに対して電解水を流下するようになっており、枠体５３Ｂの上面には、図６に示すように、電解水供給器５１の供給孔５１Ａから空気浄化エレメント５３に対して流下する電解水を気液接触部材５３Ａへ導くための電解水導入部として、導水孔５３Ｈが形成されている。電解水を気液接触部材５３Ａへ均一に供給するためには、供給孔５１Ａ及び導水孔５３Ｈは、気液接触部材５３Ａの横幅全体（図６において横寸法Ｌ２の範囲）に亘る一連の長孔で形成することもできる。

空気浄化エレメント５３は略垂直状態となるように縦設置され、この空気浄化エレメント５３の裏側から表側へ向けて空気が通過する状態で使用される。実施例では、図７に示すように、空気浄化エレメント５３の上端部に電解水供給器５１が組み付けられている。空気浄化エレメント５３の下端部は、水受皿４２に一体または別個に設けた保持部４２Ｈに嵌合保持され、縦設置状態となる。この状態で、オゾン水である電解水は、電解水供給器５１の供給孔５１Ａから導水孔５３Ｈを通って気液接触部材５３Ａの上端へ導入される。導水孔５３Ｈを覆って貯留部５３Ｗの底部には、分流シート５３Ｑが収納されている。この分流シート５３Ｑは、スポンジ状の連続気泡性であり、電解水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、全体的に電解水が浸潤した状態を保ちつつ、分流シート５３Ｑの全体から電解水が流下するため、電解水を気液接触部材５３Ａの上端部へ略均一に分配することができる。

実際に空気浄化エレメント５３を空気清浄装置１に組み込んで使用した状態は、この縦長の空気浄化エレメント５３の３枚を横一列になるように当接配置した状態を１セットとし、電解水は、電解水供給器５１と導水孔５３Ｈを通って、この３枚の空気浄化エレメント５３の上部からこの３枚の空気浄化エレメント５３の各気液接触部材５３Ａの上端へ供給される構成とした。また、適用する空気清浄装置１に応じて、この空気浄化エレメント５３を横長にして（Ｌ１を横寸法とする状態）上下に積み重ねた状態で、縦設置の場合と同様に、電解水供給器５１から電解水を供給する形態でも差し支えない。この後者の場合、それぞれの空気浄化エレメント５３の枠体５３Ｂの上部辺と下部辺には、貫通した導水孔５３Ｈを形成することにより、電解水が上位の空気浄化エレメント５３から下位の空気浄化エレメント５３へ良好に流れることとなる。

気液接触部材５３Ａの上端へ導入された電解水は、気液接触部材５３Ａを伝って下方へ流下しつつ、気液接触部材５３Ａの略全体がこの電解水で濡れた状態となる。この状態で、送風ファン３１からの空気が、この濡れた状態で存在する隙間５３Ｔを通過する間に電解水に接触して、電解水中のオゾンによってその空気中の細菌、ウィルス、真菌等の空中浮遊微生物を不活化させたり、臭い成分を吸着分解して脱臭することにより、除菌・脱臭が行なわれる。

図７に示す形態に替えて、図８には、空気浄化エレメント５３の上辺に位置する枠体５３Ｂには、電解水供給器５１から供給される電解水を一時的に溜める貯留部５３Ｗと、この貯留部５３Ｗの電解水を気液接触部材５３Ａの上端部へ略均一に分配するための電解水導入部として、導水孔５３Ｈが形成されている。このため、電解水供給器５１から供給される電解水は、気液接触部材５３Ａの上端部へ略均一に分配されるため、気液接触部材５３Ａを全体的に濡らした状態に維持できるものとなる。また、この構成によって、貯留部５３Ｗと導水孔５３Ｈを枠体５３Ｂに一体的に形成することができ、電解水供給器５１には、電解水を一時的に貯留するトレー部５１Ｂを備える必要がなく、このトレー部５１Ｂと供給孔５１Ａに替わって、貯留部５３Ｗと導水孔５３Ｈがその作用を司ることができるものとなる。

なお、図８に示す形態では、導水孔５３Ｈが多数形成されているが、この導水孔５３Ｈの大きさ、形状、数は適宜設定とすればよく、また略横寸法Ｌ２に近く横方向に長い長孔でもよい。貯留部５３Ｗの電解水を気液接触部材５３Ａの上端部へ略均一に分配するために、導水孔５３Ｈを覆って貯留部５３Ｗの底部には、分流シート５３Ｑが収納されている。この分流シート５３Ｑは、スポンジ状の連続気泡性であり、電解水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、全体的に電解水が浸潤した状態を保ちつつ、分流シート５３Ｑの全体から電解水が流下するため、電解水を気液接触部材５３Ａの上端部へ略均一に分配することができる。

通常、ガラス繊維を所定形状に維持するため、即ち、繊維間の隙間維持をしつつ所定の厚さと大きさをもつ板状を維持するために、樹脂系のバインダー処理がなされている場合がある。この処理されたものをそのまま気液接触部材５３Ａとして使用した場合は、このバインダーによってオゾンが消費されるため、気液接触部材５３Ａとしての本来の機能が低下する。これを防止するために、このバインダーを除去する。このバインダーの除去は、所定の厚さと大きさをもつ板状の気液接触部材５３Ａを、枠体５３Ｂに収めた状態または収める前に、例えば、空気中において５００℃で１時間の加熱処理を行うことにより達成できる。空気浄化エレメント５３は、このバインダーの除去処理後の気液接触部材５３Ａを備えたものである。気液接触部材５３Ａは、電解水に対する親和性が高いことが望ましいが、このバインダーの除去の後も、好ましい状態での電解水に対する親和性が維持されるように、ガラス繊維間の隙間が維持された状態となるガラス繊維板状部材を採用すればよい。

図９には、空気浄化エレメント５３の構成材質によってオゾン濃度が減少する割合を示している。この場合の電極４７、４８のうちの陽極を白金電極とした形態の電極によって、容器に入れた水道水（導電率２００μＳ／ｃｍ）を用いて、オゾン濃度が略０．７５ｍｇ／Ｌの電解水（オゾン水）を生成し、このオゾン水２リットル（２Ｌ）をビーカに採り、その中に（ロ）（ハ）の構成の空気浄化エレメントを浸漬して、上面開放状態のこのビーカ内のオゾン水のオゾン濃度が半分に減少するまでの経過時間を測定したものである。

（ロ）（ハ）の構成の空気浄化エレメントは、いずれも外形寸法が、縦寸法Ｌ１が２５０ｍｍ、横寸法Ｌ２が１００ｍｍ、厚さＬ３が３０ｍｍの大きさの直方体形状である。（ロ）の構成の空気浄化エレメントは、図１０に示すように、上記背景技術として記載した特開２００８−１８３１８５号公報に記載されたものと同様の構成であり、並行配置のＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）樹脂板ＨＴ間に、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）樹脂の波板ＨＭを配置したハニカム構造の空気浄化エレメントである。また、（ハ）の構成の空気浄化エレメントは、図６に示すように、表面が酸化アルミニウム（表面を酸化処理したアルミニウム）で構成された防護ネット５３Ｃを備えた表面が酸化アルミニウムで構成された枠体５３Ｂの中に、ガラス繊維の気液接触部材５３Ａを収容した状態で、上記のようにバインダー除去の熱処理を行った空気浄化エレメント５３である。

図９において、（イ）の場合は、前記ビーカ内のオゾン水に何も入れていない状態でのオゾン濃度が半分に減少するまでの時間であり、略４８分である。（ロ）の場合は、（ロ）の構成の空気浄化エレメント全体を前記ビーカ内のオゾン水に浸漬した場合であり、オゾン濃度が半分に減少するまでの時間は、略１４分である。また（ハ）の場合は、（ハ）の構成の空気浄化エレメント５３の全体を前記ビーカ内のオゾン水に浸漬した場合であり、オゾン濃度が半分に減少するまでの時間は、略１９分である。

図９から明らかなように、（ロ）の従来のハニカム構造に形成した空気浄化エレメントに比して、（ハ）の空気浄化エレメント５３の場合が、オゾンが減少し難いことが判り、（ハ）のような空気浄化エレメント５３を選定すれば、空気浄化エレメントの材質によるオゾン消滅は、従来のものに比して少ない状態となり、除菌・脱臭効果に優れたものとなることが判る。

次に、図３を参照して空気清浄装置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、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３中に矢印で示すように空間１Ａを通り、空気浄化エレメント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空気浄化エレメント５３の背面（裏側）に吹き付け可能となっている。また、空気浄化エレメント５３を介して、筐体１１の前面側の空間１Ｂには、この空気浄化エレメント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、空気浄化エレメント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が空気浄化エレメント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。

送風ファン３１から吹き出される空気の風速は２〜４ｍ／秒であり、空気浄化エレメント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、好ましくは空気浄化エレメント５３を構成する材料が好ましい。また、吹出口フィルタ３６は、空気浄化エレメント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。空気浄化エレメント５３の汚れは、酸洗浄すれば、再利用可能である。

図５は、電解水の供給の様子を説明する図であり、図５（Ａ）は、空気除菌機構の構成を示す模式図であり、図５（Ｂ）は電解槽４６の構成を詳細に示す図である。この図５を参照して、空気浄化エレメント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清浄装置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が空気清浄装置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５（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。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であるが、本発明では、特にオゾン水を空気浄化エレメント５３の上方から流下させ、この空気浄化エレメント５３を通過する空気の除菌・脱臭を行うことに適した技術を提供するものである。

電極４７は、例えば、ベースがチタン（Ｔｉ）で被膜層がイリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）から構成された電極板であり、アノード電極として外部電源から正電位が与えられることにより、活性酸素種として次亜塩素酸を生成する。
また、電極４８は、例えば、ベースがチタン（Ｔｉ）で被膜層が白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）から構成された電極板であり、アノード電極として外部電源から正電位が与えられることにより、活性酸素種としてオゾンを生成する。
この電極４７、４８に流れる電流値は、例えば、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、所定濃度の次亜塩素酸またはオゾンを発生させることができる。

ここで、電極４７をカソード電極とし、電極４８をアノード電極として、外部電源から電極４７及び電極４８の間に電圧を印加して、通電すると、アノード電極としての電極４８では、下記式（１）〜（３）に示す反応が起こり、オゾンが生成される。
２Ｈ₂Ｏ→４Ｈ+＋Ｏ₂＋４ｅ^- ・・・（１）
３Ｈ₂Ｏ→Ｏ₃＋６Ｈ⁺＋６ｅ^- ・・・（２）
Ｈ₂Ｏ＋Ｏ₂→Ｏ₃＋２Ｈ⁺＋２ｅ^- ・・・（３）
一方、カソード電極としての電極４７では、下記式（４）に示す反応が起こり、電極反応により過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）が生成される。
Ｏ₂＋２ｅ^-＋２Ｈ⁺→Ｈ₂Ｏ₂ ・・・（４）

電極４８を正電位とするよう電極４７、４８間に外部電源から電圧を印加することで、電極４８の側から殺菌力の大きいオゾンを、電極４７の側からは過酸化水素を生成させて、これらオゾンや過酸化水素を含んだ電解水を作ることができる。更に、電極４７、４８によりオゾンや過酸化水素を生成させた電解水は、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、オゾンや過酸化水素を含む電解水が電解水供給器５１から空気浄化エレメント５３に流下されると、送風ファン３１により吹き出された空気が空気浄化エレメント５３を通過する間に、オゾンや過酸化水素と接触する。これにより、空気中に浮遊する空中浮遊微生物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オゾンと反応して分解され、或いはイオン化して溶解する。これによって、空気の除菌及び脱臭がなされ、清浄化された空気が空気浄化エレメント５３から排出される。

この空気清浄装置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、電解水供給器５１から空気浄化エレメント５３に流下された電解水は空気浄化エレメント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を経て空気浄化エレメント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。

上記実施例では、オゾン水である電解水を生成するように構成された電極４７、４８でもって、オゾン水である電解水により空気を清浄化（除菌、脱臭等）する機能及び構成について記載したが、次亜塩素酸も強力な酸化作用や漂白作用を有するため、次亜塩素酸水である電解水を生成するように構成された電極４７、４８でもって、本発明の空気浄化エレメント５３は、そのまま適用可能である。

この次亜塩素酸による空気清浄効果を得るためには、電極４７をアノード電極とし、電極４８をカソード電極として、外部電源から電極４７及び電極４８の間に電圧を印加して通電する。
アノード電極（陽極）としての電極４７では、下記式（５）に示すように水が電気分解される。
２Ｈ₂Ｏ→４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^- ・・・（５）
これと共に、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（６）に示すように酸化反応し、塩素（Ｃｌ₂）が発生する。
２Ｃｌ^-→Ｃｌ₂＋２ｅ^- ・・・（６）
更に、この塩素は下記式（７）に示すように加水分解し、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）と塩化水素（ＨＣｌ）が発生する。
Ｃｌ₂＋Ｈ₂Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ ・・・（７）

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、すなわち空気清浄装置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、電極４７、４８により殺菌力の大きい次亜塩素酸を生成させた場合、この次亜塩素酸を含む電解水が散水ボックス５１から空気浄化エレメント５３に流下されると、送風ファン３１により吹き出された空気が空気浄化エレメント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空気浄化エレメント５３から排出される。

本発明に係る空気浄化エレメント、及びこの空気浄化エレメントを組み込んだ空気清浄装置は、上記実施例に示した構成に限定されず、種々の形態のものに適用できるものであり、本発明の技術範囲において種々の形態を包含するものである。

１・・・・・空気清浄装置
２・・・・・電解水循環部
１１・・・・筐体
１２・・・・吸込グリル
１３・・・・吹出口
１５・・・・吸込口
３１・・・・送風ファン
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、４８・・・電極
５３・・・・空気浄化エレメント
５３Ａ・・・気液接触部材
５３Ｂ・・・枠体
５３Ｃ・・・防護ネット
５３Ｈ・・・導水孔
５３Ｐ・・・空気通過開口
５３Ｑ・・・分流シート
５３Ｓ・・・ガラス繊維
５３Ｔ・・・空気の通過する隙間
５３Ｗ・・・貯留部

Claims (8)

1. 活性酸素に対する耐性が高い繊維の組み合わせによって前記繊維相互間に空気の通過する隙間を形成した気液接触部材が、前記活性酸素に対する耐性が高い部材の枠体で担持され、前記活性酸素種を含む電解水が前記繊維の表面に付着した状態で、空気が前記電解水と接触しつつ前記隙間を通過する間に前記空気の除菌や脱臭を行うための空気浄化エレメント。
2. 前記気液接触部材が無機酸化物で構成された繊維であることを特徴とする請求項１に記載の空気浄化エレメント。
3. 前記気液接触部材がガラス繊維で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の空気浄化エレメント。
4. 前記枠体がポリ塩化ビニル、ステンレスまたは表面を酸化したアルミニウムで構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の空気浄化エレメント。
5. 前記空気浄化エレメントは、前記空気が通過する方向に所定の厚さを形成した立方体形状または直方体形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空気浄化エレメント。
6. 前記空気浄化エレメントは、上部に位置する前記枠体部分には、前記気液接触部材へ前記電解水を導入する電解水導入部を形成したことを特徴とする請求項５に記載の空気浄化エレメント。
7. 前記空気浄化エレメントは、上部に位置する前記枠体部分には、前記電解水を一時的に溜める貯留部と、前記貯留部の電解水を前記気液接触部材の上端部へ供給する電解水導入部を形成したことを特徴とする請求項５に記載の空気浄化エレメント。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の空気浄化エレメントを備え、水を電気分解して活性酸素種を含む前記電解水を生成する電解槽と、前記電解槽によって生成された電解水を貯留する水受け皿を備え、前記水受け皿に貯留した電解水を循環ポンプで汲み上げて前記空気浄化エレメントの上部から前記気液接触部材へ流下させる電解水循環構成である空気清浄装置。

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