JP2012037138A - 空気清浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】使用環境によって空気清浄能力が変化しにくく、かつ、内部を常に清潔に保つことができる空気清浄機を提供する。
【解決手段】空気吸込口１１から筐体１０内に取り込んだ空気を加湿ユニット４０で加湿して、オゾンユニット６０内に取り込んで生成されたオゾンエア（オゾンが水分中に溶存する空気）の一部をオゾンユニット６０の上流側に戻して再びオゾンユニット６０内に戻すオゾンエア循環通路ＯＲを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、オゾンを用いて空気清浄を行う空気清浄機に関し、さらに詳しく言えば、空気中の水分にオゾンを溶存させた状態で空気中に放出する空気清浄機に関する。

例えば特許文献１に示すように、ミスト化した水を含む空気をオゾンガス雰囲気の中を通過させることで、水分子にオゾンが溶存した、いわゆるオゾン水を作り出し、その強力な消臭・殺菌力を利用した空気清浄装置が提案されている。

しかしながら、この空気清浄機は、ミスト化した水を含む空気とオゾンガスとの接触機会が限られているため、水分中のオゾン含有量を高めることが難しいという問題があった。

特開平９−６０９３１号公報

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、大型な機構を持たずに水分中のオゾン含有量を高めることができる空気清浄機を提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。請求項１に記載の発明は、空気吸込口から筐体内に取り込んだ空気を、所定の空気清浄手段を有する空気清浄通路を通過することで空気を清浄して空気吹出口から室外に放出する空気清浄機において、
上記空気清浄通路内には、空気を加湿する加湿ユニットと、上記加湿ユニットによって加湿された空気の一部を取り込んで、上記空気に紫外線ランプを照射して、オゾンが水分中に溶存するオゾンエアを生成するオゾンユニットとを含み、上記オゾンユニットには、上記オゾンエアの一部を上記オゾンユニットの上流側に戻してから、上記オゾンエアの一部を再び上記オゾンユニット内に戻すオゾンエア循環通路が設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記オゾンユニットには、上記オゾンユニットの下流側に上記オゾンエアを放出するオゾンエア放出口をさらに備えることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２において、上記筐体内に送風ファンを備え、上記オゾンエアは、上記送風ファンの吸引側に戻されることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、上記請求項１，２または３において、上記オゾンユニットは、上記筐体の天井側に沿って配置されており、上記空気清浄通路は、上記オゾンユニットの底面側の後端から前端に向かって上記空気が流れるように配置されており、上記オゾンユニットの後端側の下面には、上記オゾンユニット内に空気を取り込むための空気取込口が設けられていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、上記請求項４において、上記オゾンユニットの前端側には、上記オゾンエアを上記オゾンユニットの上流側に戻す戻しダクトが設けられていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、上記請求項５において、空気中の塵埃を除去するフィルタユニットと、上記空気中の臭気を除去する脱臭ユニットとをさらに有し、上記脱臭ユニットの下流側に上記加湿ユニットが配置され、上記脱臭ユニットと上記加湿ユニットとの間に上記戻しダクトの出口側が設けられていることを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、上記請求項６において、上記加湿ユニットは、加湿フィルタを有し、上記オゾンエアの一部が上記加湿フィルタに向けて吹き付けられることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、オゾンエアの一部をオゾンユニットの上流側に戻して、戻したオゾンエアの一部を再びオゾンユニット内に戻すオゾンエア循環通路を設けたことにより、オゾンエアのオゾン濃度を高濃度化することができ、使用状況による空気清浄能力の低下を抑えることができる。

請求項２に記載の発明によれば、オゾンユニットの下流側にオゾンエアを放出するオゾンエア放出口をさらに備えることにより、オゾンエアを空気清浄通路に適宜放散することができ、オゾンエアのオゾン濃度が高濃度になりすぎるのを抑えることができる。

請求項３に記載の発明によれば、筐体内に送風ファンの吸引側にオゾンエアを戻すことにより、送風ファンの回転によってオゾンエアを空気中に均一に分散できるばかりでなく、空気清浄通路内の除菌も併せて行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、オゾンユニットの後端側の下面にオゾンユニット内に空気を取り込むための空気取込口を設けたことにより、空気清浄通路内を流れる空気の流れに合わせてオゾンユニット内にスムーズに空気を取り込むことができる。

請求項５に記載の発明によれば、オゾンユニットには、オゾンエアの一部をオゾンユニットの上流側に戻す戻しダクトを設けたことにより、オゾンエアを循環させてオゾン濃度を高めることができる。

請求項６および７に記載の発明によれば、脱臭ユニットと加湿ユニットとの間に戻しダクトの出口側を配置し、加湿フィルタにオゾンエアを吹き付けるようにしたことにより、オゾンエアによって加湿フィルタを除菌することができる。

本発明の一実施形態に係る空気清浄機の（ａ）正面側斜視図および（ｂ）背面側斜視図。 上記空気清浄機の中央縦断面図。 脱臭ユニットの分解斜視図。 加湿ユニットの斜視図。 オゾンユニットを上面側から見た斜視図。 オゾンユニットを底面側から見た斜視図。 オゾンユニットの内部構造を表す斜視図。 オゾンユニットの戻しダクトの斜視図。 空気清浄機内の空気の流れを説明する模式図。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１および図２に示すように、この空気清浄機１は、立方体状の筐体１０を有し、筐体１０の上面には、空気清浄機１を操作するための操作パネル２と、空気吹出口１１が設けられている。

図１において、空気吹出口１１は、開閉式のルーバ１２によって覆い隠されている。なお、本発明において、ルーバ１２の構成は任意であってよい。筐体１０の両側面には、空気清浄機１を移動する際、手によって把持される把持部１３，１３が設けられている。

筐体１０の背面側（図１（ｂ）の正面側）には、筐体１０内に空気を取り込むための空気吸込口１４が形成されている。空気吸込口１４は、筐体１０の背面全体にわたって形成されており、そこに着脱式の格子パネル１５が設けられている。

図２を併せて参照して、筐体１０内には、空気吹出口１１と空気吸込口１４とを結び、その間で取り込んだ空気を清浄するための、空気清浄通路Ｒが形成されている。この例において、空気清浄通路Ｒは、筐体１０の背面（図２では右側面）から吸い込まれた空気が筐体１０の前面（図２では左側面）に向かってほぼ水平に移動し、そこから筐体１０の上面方向に向かって持ち上げられ、さらに天井に沿って再び筐体１０の背面側に移動したのち、上面の空気吹出口１１から室内に向けて吹き出される、逆Ｓ字状に形成されている。

空気清浄通路Ｒの最も上流側、すなわち、空気吸込口１４側には、空気中に含まれる粗い塵埃を捕らえるプレフィルタ２０が設けられている。プレフィルタ２０は、シート状フィルタを波形状に形成した、いわゆるプリーツフィルタからなり、空気吸込口１４全体を覆い隠すように配置されている。

この例において、プレフィルタ２０は、プリーツフィルタのみからなるが、より細かな塵埃を捕らえるため、例えばＨＥＰＡフィルタなどの集塵フィルタをさらに設けてもよく、このような変形例も本発明に含まれる。

プレフィルタ２０の下流には、脱臭ユニット３０が設けられている。図３を併せて参照して、脱臭ユニット３０は、臭気を吸着して分解する触媒フィルタ３１と、触媒フィルタ３１を加熱するヒータ３２と、触媒フィルタ３１およびヒータ３２を挟むように配置される一対の第１断熱部材３３，３３と、脱臭ユニット３０の外周面を覆うように配置される第２断熱部材３４と、それらを左右両側から挟み込む一対の固定パネル３５，３５とを備えている。

触媒フィルタ３１は、アルミ合金製の通気性を有するハニカムコアボードの表面に酸化マンガンなどの金属酸化物や、プラチナなどの貴金属の触媒を所定の厚さに形成したものからなるが、吸着剤として、活性炭や各種セラミック粉末などをさらに添加してもよい。さらには、抗菌剤や防かび剤などの各種添加物が添加されていてもよい。

ヒータ３２は、触媒フィルタ３１の一方の面に沿って配置される金属製のベースフレーム３６にシースヒータ３７を蛇行させた状態で固定したものからなり、図示しない電源よりシースヒータ３７に給電することで加熱される。

ベースフレーム３６は、１枚の金属板をプレス加工したものからなり、触媒フィルタ３１を支持する有底な箱形状に形成されている。ベースフレーム３６には、通気性を妨げないようにするための通気孔が多数設けられている。

シースヒータ５２は、金属パイプの中央にスパイラル発熱体を配置し、その周囲の空間に熱伝導の良い高絶縁粉末（ともに図示しない）を充填したヒーターであり、ベースフレーム３６に沿って蛇行するように設けられている。なお、ヒータ３２の発熱源は、シースヒータ３７以外の発熱手段であってもよい。

本発明において、脱臭ユニット３０は、ヒータ３２を用いて触媒フィルタ３１の加熱再生することにより、脱臭することができるようになっているが、これ以外の脱臭構造を備えていてもよい。

次に、脱臭ユニット３０の下流には、脱臭ユニット３０を通過した空気を加湿するための加湿ユニット４０が設けられている。図４を併せて参照して、加湿ユニット４０は、図示しない給水タンクから供給された水を貯留しておく貯水タンク４１と、その一部が貯水タンク４１に溜められた水に浸かった状態で回転可能に支持された加湿フィルタ４２とを備えている。

これによれば、貯水タンク４１に水を張った状態で図示しない駆動モータを介して加湿フィルタ４２を回転させることにより、貯水タンク４１に蓄えられた水が加湿フィルタ４２に吸収され、加湿フィルタ４２を空気が通過することにより、水を空気中に蒸散させることができる。

この例において、加湿ユニット４０は、回転式の加湿フィルタ４２を回転させながら、風を通過させることにより水分を蒸散させる加湿機構を備えているが、これ以外に、例えば静電式によるミストや加熱式の加湿機構を備えていてもよく、空気中に水分を蒸散させることができれば、仕様に応じて任意に変更されてよい。

再び図２を参照して、加湿ユニット４０の下流には、送風ファン５０が設けられている。送風ファン５０は、筐体１０の前面側に配置されたシロッコファン５１と、シロッコファン５１を駆動する駆動モータ５２とを備えている。

送風ファン５０と加湿ユニット４０との間には、送風ファン５０の内径側に空気を案内するファンリング５３が設けられており、このファンリング５３によって加湿ユニット４０を通過した空気が、シロッコファン５１の内側に向けて案内されるようになっている。

シロッコファン５１の内側に案内された空気は、シロッコファン５１の外周方向に押し出されるとともに、空気清浄通路Ｒに沿って上方に持ち上げられ、筐体１０の天井側に吹き付けられるが、送風ファン５０のほぼ直上には、オゾンを発生させるオゾンユニット６０が設けられている。

オゾンユニット６０は、内部にオゾン発生用の紫外線ランプ６２を有するユニットケース６１と、ユニットケース６１内で生成されたオゾンエアの一部を空気清浄通路Ｒの上流側に戻す戻しダクト６３とを備えている。

図５〜図８を併せて参照して、ユニットケース６１は、金属製の扁平な箱状に形成されており、その上面には、ケースカバー６４が取り付けられている。ユニットケース６１の底面の後端側（図２では左端側）には、ユニットケース６１内に空気を取り込む吸気口６１１が設けられている。

この例において、吸気口６１１は、ユニットケース６１の幅方向に沿って矩形状に開口されているが、その形状は特に限定されない。また、この例において、ユニットケース６１の底面には、紫外線ランプ６２から照射される紫外線のうち、吸気口６１１からユニットケース６１の外へ漏れる紫外線を遮蔽しつつ、ユニットケース６１に向けて吹き付けられた空気を吸気口６１１に取り込むためのガイド板６５が取り付けられている。

ガイド板６５は、金属板を折り曲げ加工し、ユニットケース６１の底面から空気清浄通路Ｒに向かってテーパー状の案内面が形成された断面三角形状を呈し、ユニットケース６１の底面に吹き付けられた空気の一部を効率的に吸気口６１１に導入できるようになっている。

図７に示すように、ユニットケース６１の底部には、管状の紫外線ランプ６２がユニットケース６１の幅方向に沿って配置されている。紫外線ランプ６２は、オゾンを成形する１８５ｎｍの波長（オゾン生成波長）と、オゾンを分解する２５４ｎｍの波長（オゾン分解波長）とを同時に照射する２波長紫外線ランプが用いられている。紫外線ランプ６２の具体的な仕様や出力は、仕様に応じて任意に設定されてよい。

ケースカバー６４は、ユニットケース６１の上面側に着脱自在に取り付けられる蓋体からなる。図５に示すように、ケースカバー６４の前端側には、オゾンユニット６０内で生成されたオゾンエアを空気吹出口１１に向けて吹き出すオゾンエア吹出口６４１が設けられている。オゾンエア吹出口６４１は、ケースカバー６４の幅方向に沿って並ぶ２連の横長開口部であって、そこからオゾンエアが上方に向けて吹き出される。オゾンエア吹出口６４１の形状は、仕様に応じて任意であってよい。

図７を参照して、ユニットケース６１の前端側（上記オゾンエア吹出口６４の対向面側）には、オゾンエアの一部を再び空気清浄通路Ｒの上流側に戻すオゾンエア戻し口６１２が設けられている。

オゾンエア戻し口６１２は、小さな楕円状のスルーホールであって、その直下に戻しダクト６３が接続されている。図８を併せて参照して、戻しダクト６３は、オゾンエア戻し口６１２を覆うように、ユニットケース６１の底面に沿って取り付けられるベース部６３１と、同ベース部６３１からほぼ垂直に延設されたダクト本体６３２とを備えている。

ベース部６３１の中央には、ダクト本体６３２に連通する連通孔６３３が設けられており、この連通孔６３３がオゾンエア戻し口６１２に対向的に配置されることにより、ダクト本体６３２にオゾンエアが導かれる。

ダクト本体６３２は、ベース部６３１から先端側に向かうにつれて、若干細くなるように形成された角ストロー状を呈し、先端には、ダクト内を通ったオゾンエアが吹き出される吹出口６３４が設けられている。

この例において、吹出口６３４は、嘴状に細長く開口されており、一方（図８では手前側）に向けてオゾンエアが吹き出されるようになっている。この例において、吹出口６３４は嘴状に形成されているが、その形状は仕様に応じて任意に変更されてよい。

この例において、戻しダクト６３は、図９に示すように、その吹出口６３４が加湿ユニット４０の加湿フィルタ４２の吸い込み側（図９では右側）に向けてオゾンエアを吹き付けるように配置されている。

これによれば、戻しダクト６３によって運ばれてきたオゾンエアの一部を加湿フィルタ４２に吹き付けることにより、加湿フィルタ４２に付着した雑菌などによる悪臭の発生を抑えることができる。

この例において、戻しダクト６３は、加湿ユニット４０の上流側にオゾンエアを戻す用にしているが、少なくともオゾンユニット６０よりも上流側、より好ましくは送風ファン５０の上流側に設けられていることが好ましい。

これによれば、送風ファン５０の上流側（吸い込み側）にオゾンエアを戻すことにより、送風ファン５０の回転によって、図９に示すように、戻しダクト６３を通って空気清浄通路Ｒの上流側に戻されたオゾンエアの一部を再びオゾンユニット６０内に戻すオゾンエア循環通路ＯＲが形成されることにより、空気清浄通路Ｒ内のオゾン濃度を高めることができる。

再び図２を参照して、筐体１０の空気清浄通路Ｒ内の戻しダクト６３の近傍には、イオナイザ７０が設けられている。イオナイザ７０は、図示しない針状を電極部を有し、電極部に高電圧を印加することで、コロナ放電が生じて、マイナスイオンを発生する。

次に、この空気清浄機１の使用手順の一例について、図９を参照しながら説明する。まず、ユーザは、操作パネル２に電源ボタンを押すことにより、本体に電源が投入される。

次に、ユーザは、時間や風量、湿潤条件などを好みの条件に設定することで、送風ファン５０の回転量などが図示しない制御部によって制御される。空気清浄機１が駆動されると、室内の空気が空気吸込口１４から吸い込まれ、まず、プレフィルタ２０で粗い塵埃が除去される。

プレフィルタ２０を通過した空気は、次に、脱臭ユニット３０を第１断熱部材３３、触媒フィルタ３１、第１断熱部材３３の順に通過してゆくことで臭気成分が除去されて、通過空気が脱臭される。脱臭ユニット３０を通過した空気は、次に、加湿ユニット４０の加湿フィルタ４２を通過することで、加湿されたのち、送風ファン５０によって空気清浄通路Ｒ内を上に持ち上げられる。

空気清浄通路Ｒに沿って筐体１０の上方に持ち上げられた空気の一部は、オゾンユニット６０の底面に当たり、その一部がガイド板６５に沿って吸気口６１１からオゾンユニット６０内に導き入れられる。

オゾンユニット６０内に入った空気は、オゾンユニット６０の前方側に向かって移動してゆく際に、紫外線ランプ６２によって生成されたオゾン雰囲気中を通過することで、空気中に含まれる水分にオゾンが溶存される。

さらに、オゾンが溶存した水に分解波長（２５４ｎｍ）の紫外線が照射されることで、オゾンと水が下記化学式１に示す化学反応を起こし、過酸化水素水と酸素に分解されて、オゾンと過酸化水素が溶存したオゾンエアが生成される。オゾンも過酸化水素水も酸化力の強い分子なので、これらが溶存したオゾンエアは、高い除菌・脱臭力を有する。

生成されたオゾンエアの一部は、オゾンユニット６０の前端側に設けられたオゾンエア吹出口６４１から空気吹出口１１の近傍に放出されたのち、空気清浄通路Ｒを流れる空気（図９中の黒矢印）とともに室内に放出される。

また、生成されたオゾンエアの他の一部は、オゾンユニット６０のオゾン戻し口６１２から戻しダクト６３内に導かれ、戻しダクト６３の先端（図７では下端）に設けられた吹出口６３４から加湿フィルタ４２に向けて吹き付けられる。

加湿フィルタ４２を通過したオゾンエアは、再び送風ファン５０を経て空気清浄通路Ｒに沿ってオゾンユニット６０まで持ち上げられたのち、一部は再びオゾンユニット６０内に入り、紫外線ランプ６２から紫外線の照射を受けることで、オゾンと過酸化水素水が多く溶存し、高い除菌・脱臭力を有するオゾンエアが生成される。

オゾンユニット６０内に戻らなかった残りのオゾンエアは、空気清浄通路Ｒを通ってイオナイザ７０を通過したのち、空気吹出口１１から室内に放出される。以上の一連動作を、設定時間が来るまで連続的に運転するか、例えば図示しない清浄センサなどによって空気が所定の状態まで清浄されたのを確認したのち、自動的に運転が停止する。

この例において、空気清浄機１は、筐体１０に組み込まれた空気清浄専用の装置となっているが、例えば空気調和機や加湿器などに組み合わせて用いられてもよい。

１ 空気清浄機
１０ 筐体
１１ 空気吸込口
１４ 空気吹出口
２０ プレフィルタ
３０ 脱臭ユニット
４０ 加湿ユニット
５０ 送風ファン
６０ オゾンユニット
７０ イオナイザ
Ｒ 空気清浄通路
ＯＲ オゾンエア循環通路

Claims (7)

1. 空気吸込口から筐体内に取り込んだ空気を、所定の空気清浄手段を有する空気清浄通路を通過することで空気を清浄して空気吹出口から室外に放出する空気清浄機において、
   上記空気清浄通路内には、空気を加湿する加湿ユニットと、上記加湿ユニットによって加湿された空気の一部を取り込んで、上記空気に紫外線ランプを照射して、オゾンが水分中に溶存するオゾンエアを生成するオゾンユニットとを含み、上記オゾンユニットには、上記オゾンエアの一部を上記オゾンユニットの上流側に戻してから、上記オゾンエアの一部を再び上記オゾンユニット内に戻すオゾンエア循環通路が設けられていることを特徴とする空気清浄機。
2. 上記オゾンユニットには、上記オゾンユニットの下流側に上記オゾンエアを放出するオゾンエア放出口をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
3. 上記筐体内に送風ファンを備え、上記オゾンエアは、上記送風ファンの吸引側に戻されることを特徴とする請求項１または２に記載の空気清浄機。
4. 上記オゾンユニットは、上記筐体の天井側に沿って配置されており、上記空気清浄通路の一部は、上記オゾンユニットの底面側の後端から前端に向かって上記空気が流れるように配置されており、上記オゾンユニットの後端側の下面には、上記オゾンユニット内に空気を取り込むための空気取込口が設けられていることを特徴とする請求項１，２または３に記載の空気清浄機。
5. 上記オゾンユニットの前端側には、上記オゾンエアを上記オゾンユニットの上流側に戻す戻しダクトが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の空気清浄機。
6. 空気中の塵埃を除去するフィルタユニットと、上記空気中の臭気を除去する脱臭ユニットとをさらに有し、上記脱臭ユニットの下流側に上記加湿ユニットが配置され、上記脱臭ユニットと上記加湿ユニットとの間に上記戻しダクトの出口側が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の空気清浄機。
7. 上記加湿ユニットは加湿フィルタを有し、上記オゾンエアの一部が上記加湿フィルタに向けて吹き付けられることを特徴とする請求項６に記載の空気清浄機。

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