JP2017023726A - 空気浄化装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】被分解物質の分解効率を高めることができ、かつ、放電処理部から発生するオゾンガスやNO等の反応性の高い気体が装置外部に流出するのを抑える。
【解決手段】空気浄化装置は、吸気口と吹出口とを有する筐体と、筐体内に配置され、液体を貯めるタンクと、吸気口から吹出口へ流れる気流を生成させるファンと、筐体内に配置され、気流を通過させながら気流と液体とを接触させるフィルタを含む仕切り部材と、吸気口及び仕切り部材の間の第1空間に配置された一対の電極と電源とを含み、液体に接触するようにプラズマを発生させるプラズマ発生器と、を備える。
【選択図】図1A

Description

本開示は、空気浄化装置に関する。
従来、空気処理装置の加湿ユニットの水タンク内の水を、放電を用いて浄化する技術が知られている。
例えば、特許文献1は、放電を行って活性種を生成させる放電処理部と、フィルタ及び脱臭部材を含む空気浄化手段とを備える空気処理装置を開示している。この空気処理装置において、活性種を含有する空気は、空気浄化手段と水タンク内の水とに供給される。
特許第4656138号公報
しかしながら、従来の空気処理装置では、放電処理部からオゾンガスやNO等の反応性の高い気体が生成され、これらの気体が装置の外部に流出する。また、従来の空気処理装置では、被分解物質(例えば臭気などの有害物質)の濃度が低い場合、被分解物質と活性種との接触確率が低く、被分解物質を効率的に分解することができない。
そこで、本開示は、被分解物質の分解効率を高めることができ、かつ、装置の内部で生成されるオゾンガスやNO等の反応性の高い気体が、装置の外部に流出するのを抑えることができる空気浄化装置を提供する。
上記課題を解決するため、本開示の一態様に係る空気浄化装置は、吸気口と吹出口とを有する筐体と、前記筐体内に配置され、液体を貯めるタンクと、前記吸気口から前記吹出口へ流れる気流を生成させるファンと、前記筐体内に配置され、前記気流を通過させながら当該気流と前記液体とを接触させるフィルタを含む仕切り部材と、前記吸気口及び前記仕切り部材の間の第1空間に配置された一対の電極と前記一対の電極間に電圧を印加する電源とを含み、前記液体に接触するようにプラズマを発生させるプラズマ発生器と、を備える。
本開示によれば、被分解物質の分解効率を高めることができ、かつ、装置の内部で発生するオゾンガスやNO等の反応性の高い気体が装置外部に流出するのを抑えることができる。
図1Aは、実施の形態1に係る空気浄化装置の構成の一例を示す図である。 図1Bは、実施の形態1に係る空気浄化装置の構成の別の一例を示す図である。 図2Aは、実施の形態1に係る空気浄化装置の仕切り部材の構成の一例を示す正面図及び側面図である。 図2Bは、実施の形態1に係る空気浄化装置の仕切り部材の構成の別の例を示す正面図及び側面図である。 図3は、実施の形態1に係る空気浄化装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図4は、実施の形態1に係る空気浄化装置を用いた場合のヘキサナール濃度の時間変化の一例を示す図である。 図5は、実施の形態1に係る空気浄化装置を用いた場合の二酸化炭素濃度の時間変化の一例を示す図である。 図6は、実施の形態1の参考例に係る空気浄化装置の構成を示す図である。 図7は、実施の形態2に係る空気浄化装置の構成の一例を示す図である。 図8は、実施の形態2に係る空気浄化装置の仕切り部材の構成の一例を示す正面図及び側面図である。 図9は、実施の形態3に係る空気浄化装置の構成の一例を示す図である。 図10は、実施の形態4に係る空気浄化装置の構成の一例を示す図である。 図11は、実施の形態5に係る空気浄化装置の構成の一例を示す図である。 図12は、実施の形態5に係る別の空気浄化装置の構成の一例を示す図である。 図13は、実施例及び参考例の各々に係る空気浄化装置の吹出口の近傍の臭気物質の濃度を、VOCセンサを用いて検出した結果を示す図である。
(実施の形態の概要)
本開示の一態様に係る空気浄化装置は、吸気口と吹出口とを有する筐体と、前記吸気口を介して気体が前記筐体内に取り込まれるように、又は、前記吹出口を介して気体が前記筐体外に排出されるように、気流を生成するファンと、前記筐体内に配置され、液体を貯めるタンクと、一対の電極と、前記一対の電極間に電圧を印加する電源とを含み、前記タンクに貯められる液体に接触するようにプラズマを発生させるプラズマ発生器と、前記筐体内部を、前記吸気口を含む第1空間と前記吹出口を含む第2空間とに仕切るように配置された、前記タンクに貯められる液体と前記筐体内の気体とを接触させるフィルタとを備える。空気浄化装置は、さらに、前記フィルタの縁に沿って配置されたガイドを備えてもよい。前記プラズマ発生器は、前記第1空間に配置されてもよい。
これにより、被分解物質を含有する気体は、フィルタを介して液体中に溶け、液体中の活性種に接触し、分解及び/又は脱臭される。したがって、空気浄化装置は、効率良く空気を浄化することができる。
ガイドは、被分解物質を含有する気体が第1空間から第2空間へ仕切り部材を介さずに移動することを抑制できる。その結果、吸気口から取り込まれた気体の多くがフィルタを通過し、これにより、被分解物質をより効率良く分解することができる。
プラズマによって、オゾンガスやNO等の反応性ガスが生成される場合、反応性ガスはフィルタを介して液体中に溶ける。そのため、反応性ガスが装置の外部に流出することが、抑制されうる。
例えば、前記第1空間から前記第2空間に移動する気体の90%以上が前記フィルタを通過してもよい。
これにより、吸気口を介して筐体内に取り込まれた空気の大部分、及び、プラズマ発生器によって生成された反応性ガスの大部分が、フィルタを通過する。これにより、反応性ガスと被分解物質との接触、及び/又は、活性種を含有する液体と被分解物質との接触が促進され、効率良く空気が浄化されうる。
例えば、前記ガイドと前記フィルタとの間の隙間の大きさ、前記ガイドと前記筐体の内面との間の隙間の大きさ、並びに、前記ガイドと前記タンクに貯められている液体との間の隙間の大きさは、前記フィルタの孔径の平均値以下であってもよい。
これにより、吸気口を介して筐体内に取り込まれた空気の大部分、及び、プラズマ発生器によって生成された反応性ガスの大部分が、フィルタを通過する。これにより、反応性ガスと被分解物質との接触、及び/又は、活性種を含有する液体と被分解物質との接触が促進され、効率良く空気が浄化されうる。
例えば、前記ガイドは、前記フィルタの縁に沿って設けられた枠体であってもよい。枠体の外周は、前記筐体の内面に接触していてもよく、かつ/又は、前記タンクに貯められている液体に接触していてもよい。
ガイドの外周と筐体の内面との間に隙間がほとんど存在しない場合、隙間を介して気体が第1空間から第2空間へ移動することが抑制されうる。ガイドの外周と液体の表面との間に隙間がほとんど存在しない場合、隙間を介して気体が第1空間から第2空間へ移動することが抑制されうる。すなわち、吸気口を介して筐体内に取り込まれた空気の大部分、及び、プラズマ発生器によって生成された気体の大部分が、フィルタを通過する。これにより、効率良く空気が浄化されうる。
例えば、前記フィルタの縁の一部が、前記タンク内の前記液体に接触するように配置されてもよい。前記ガイドは、前記フィルタの前記縁の前記一部以外の部分に沿って前記筐体の内面に接触していてもよい。
これにより、吸気口を介して筐体内に取り込まれた気体の大部分、及び、プラズマ発生器によって生成された気体の大部分が、フィルタを通過する。これにより、効率良く空気が浄化されうる。
例えば、前記フィルタは、前記タンク内の前記液体に接触しないように離間させて配置されてもよい。前記ガイドは、前記フィルタの縁の全周にわたって設けられた環状の枠体であってもよい。当該枠体の一部は、前記フィルタと前記タンク内の前記液体との間の隙間を塞ぐように位置してもよい。
これにより、吸気口を介して筐体内に取り込まれた空気の大部分、及び、プラズマ発生器によって生成された気体の大部分が、フィルタを通過する。これにより、効率良く空気が浄化されうる。
例えば、空気浄化装置は、前記第1空間内又は前記筐体の外部の気体を前記一対の電極の近傍に供給する気体供給ポンプをさらに備えてもよい。
これにより、プラズマ発生器は、供給された気体によって生成された気泡内で、プラズマを発生させることができる。これにより、放電によって液体を気化させるための電力が削減され、プラズマ発生器の電力は、プラズマの生成に有効に利用される。その結果、消費電力を低減することができる。
以下では、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置、構成要素の接続形態、ステップ、及びステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
(実施の形態1)
[1.空気浄化装置の概要]
実施の形態1に係る空気浄化装置の概要について、図1A及び図1Bを用いて説明する。図1Aは、本実施の形態に係る空気浄化装置1の構成を示す。図1Bは、本実施の形態に係る空気浄化装置1aの構成を示す。
空気浄化装置1及び1aは、それぞれ、空気中に含有される被分解物質を、プラズマを用いて分解する。具体的には、空気浄化装置1及び1aは、液体90中にプラズマを発生させることで、液体90中に活性種を供給する。そして、空気浄化装置1及び1aは、液体90中の活性種と、液体90中に取り込んだ被分解物質とを反応させ、これにより、被分解物質を分解する。
被分解物質は、空気中に含有される特定の物質である。被分解物質として、例えば、有害物質、汚染物質、及び、臭気物質等が挙げられる。有害物質とは、例えば、人や生態系に対して有害な化学物質である。臭気物質とは、例えば、悪臭の元になる化学物質である。被分解物質は、例えば、微粒子又は微生物であってもよい。微粒子の例としては、花粉及びハウスダスト等が挙げられる。
空気浄化装置1及び1aは、例えば、空気清浄機として利用される。この場合、空気浄化装置1及び1aは、例えば、室内等の所定の空間内に配置され、その空間内の空気を浄化する。
あるいは、空気浄化装置1及び1aは、例えば、脱臭装置又は除菌装置として利用される。この場合、空気浄化装置1及び1aは、例えば、冷蔵庫、電子レンジ、フライヤー等の食料を保存又は調理する装置に設けられてもよい。また、空気浄化装置1及び1aは、例えば、空調機、加湿器、洗濯機、食器洗浄機、車両等に設けられてもよい。
[2.空気浄化装置の種々の構成]
空気浄化装置1及び1aの種々の構成について詳細に説明する。まず、図1Aに示す空気浄化装置1の各構成について説明する。
図1Aに示すように、空気浄化装置1は、筐体10と、ファン20と、タンク30と、プラズマ発生器40と、フィルタ50と、ガイド60とを備える。フィルタ50は、気液接触部材の一例である。
[2−1.筐体]
筐体10は、空気浄化装置1の外郭をなす筐体である。例えば、筐体10は、プラスチック等の樹脂材料、及び/又は、金属材料から構成される。筐体10の形状はいかなるものでもよい。図1Aに示すように、筐体10は、吸気口11と、吹出口12とを有する。
吸気口11は、筐体10の外部から内部に空気を取り込むための開口である。吹出口12は、筐体10内の空気を外部に排出するための開口である。空気は、吸気口11から筐体10内に取り込まれ、フィルタ50を通過した後、吹出口12から筐体10の外へ排出される(図中、破線の矢印を参照)。
図1Aに示す例では、吸気口11は、筐体10の側面に設けられ、吹出口12は、筐体10の上面に設けられている。これにより、吸気口11と吹出口12との間の距離を長くすることができる。したがって、吸気口11と吹出口12との間にフィルタ50を設けるスペースを確保することができ、かつ、吸気口11から吹出口12へスムーズに空気を流すことができる。
なお、吸気口11及び吹出口12が設けられる位置は、上記の例に限られない。例えば、吸気口11及び吹出口12は、それぞれ、筐体10の上面、側面、下面のいずれに設けられてもよい。具体的には、吸気口11が筐体10の上面に設けられ、吹出口12が筐体10の側面に設けられてもよい。あるいは、吸気口11及び吹出口12の両方が、側面、上面及び下面から選択される1つの面に設けられてもよい。図1Aに示される例では、筐体10は、1つの吸気口11と1つの吹出口12とを有するが、筐体10は、複数の吸気口11を有してもよく、かつ/又は、複数の吹出口12を有してもよい。吹出口12に、空気中の水分を吸収するフィルタ等が設けられてもよい。
筐体10の内部空間は、フィルタ50によって第1空間13と第2空間14とに仕切られている。第1空間13は吸気口11に接続されており、第2空間14は吹出口12に接続されている。
図1Aに示される例では、フィルタ50と筐体10の内面との間の隙間15を塞ぐように、ガイド60が配置されている。ガイド60は、例えば、フィルタ50の縁に沿って形成された枠体である。
図1Aに示される例では、筐体10の内部空間は、フィルタ50とガイド60とによって、第1空間13と第2空間14とに、ほぼ完全に仕切られている。言い換えると、図1Aに示される例において、筐体10の内部空間を第1空間13と第2空間14に仕切る仕切り部材は、フィルタ50とガイド60とから構成される。
[2−2.ファン]
ファン20は、吸気口11から吹出口12へ向かって流れる気流を生成する送風機の一例である。つまり、ファン20は、第1空間13から第2空間14に向けて流れる気流を生成する。
ファン20は、吸気口11及び吹出口12の少なくとも一方に設けられる。ファン20が吸気口11に設けられる場合、ファン20は、吸気口11を介して気体を筐体10内に取り込む。これにより、例えば、筐体10の内側と外側との間に圧力差が生じ、気体が吹出口12を介して筐体10の外側に排出される。ファン20が吹出口12に設けられる場合、ファン20は、吹出口12を介して気体を筐体10外に排出する。これにより、例えば、筐体10の内側と外側との間に圧力差が生じ、気体が吸気口11を介して筐体10内に取り込まれる。これらはいずれも、本開示における「吸気口から吹出口へ流れる気流を生成させるファン」の一例である。
図1Aに示される例では、ファン20は、吸気口11に設けられているが、ファン20は、吹出口12のみに設けられてもよく、あるいは、吸気口11と吹出口12との両方に設けられてもよい。例えば、吸気口11と吹出口12との両方にファン20が設けられた場合、これらのファン20は、よりスムーズに吸気口11から吹出口12に空気を流すことができる。なお、ファン20は、筐体10の内部に設けられてもよい。
[2−3.タンク]
タンク30は、筐体10内に配置され、液体90を貯めるタンクである。例えば、タンク30は、トレイのように上面が開放された箱状体であり、筐体10の底面に配置される。
液体90は、例えば、純水である。液体90は、プラズマによって生成された活性種を含有している。活性種の例としては、ヒドロキシルラジカル(OH)、水素ラジカル(H)、酸素ラジカル(O)、スーパーオキシドアニオン(O )、一価酸素イオン(O)、及び、過酸化水素(H)が挙げられる。加えて、例えば、一酸化窒素(NO)及び/又は二酸化窒素(NO)を含む反応性ガスが、液体90に接触して溶ける場合には、液体90は、活性種として亜硝酸(HNO)を含有する。これらの活性種は、被分解物質を酸化又は還元等による分解することができる。例えば、被分解物質が臭気物質である場合、活性種は臭気物質を脱臭することができる。
なお、液体90は、純水ではなく、予め所定の化合物を含有した水でもよい。例えば、液体90は、被分解物質の分解を促進するための化合物を含有してもよい。
図1Aに示すように、タンク30に接続される配管31が設けられてもよい。配管31には、プラズマ発生器40の一部が設けられる。例えば、プラズマ発生器40によって配管31内の液体90中に活性種が生成され、この活性種が配管31を介してタンク30内に広がる。
配管31は、例えば、パイプ、チューブ又はホース等の管状の部材から構成される。図1Aに示す例では、配管31は、タンク30の上方に設けられている。例えば、配管31の経路上に、ポンプ(図示せず)が設けられてもよく、このポンプが液体90を所定の方向(図中、実線の矢印を参照)に循環させる。
タンク30及び配管31は、例えば、樹脂材料又は金属材料で構成される。なお、タンク30及び配管31が金属材料で構成される場合、錆を防止するために、それらの表面にめっき又は塗装等の処理が施されていてもよい。
図1Bに示すように、空気浄化装置1aは、配管31を備えなくてもよい。この場合、プラズマ発生器40は、タンク30内の液体90に接触するようにプラズマを発生させる。例えば、プラズマ発生器40の一対の電極の両方が液体90内に配置されてもよい。あるいは、それらの電極の一方又は両方が液体90に接触しないように大気中に配置されてもよい。この場合、例えば、プラズマ発生器40が大気中でプラズマを発生させて活性種を生成し、活性種を含有する気体が液体90に接触する。これにより、簡易な構成で空気浄化装置1aを構成することができる。
[2−4.プラズマ発生器]
プラズマ発生器40は、例えば、タンク30に貯められた液体90に接触するようにプラズマを発生させる。プラズマ発生器40は、液体90中にプラズマを発生させることで、液体90に活性種を供給する。例えば、プラズマ発生器40は、配管31の経路上に設けられ、配管31内の液体90にプラズマを発生させる。
例えば、プラズマ発生器40は、一対の電極を含む電極部41と、一対の電極間に電圧を印加する電源42とを備える。一対の電極は、互いに離間しており、配管31内に露出している。電源42は、例えば、一対の電極間に2〜50kV/cm、100Hz〜100kHzの負極性の高電圧パルスを印加し、液体90中で放電を生じさせる。
放電のエネルギーによる液体90中の水分の蒸発、及び、放電により発生する衝撃波による水分の気化により、配管31内の液体90中の一対の電極の少なくとも一方の付近に気泡が発生する。プラズマ発生器40は、当該気泡内にプラズマを発生させて活性種を生成し、この活性種を液体90に供給する。そのため、電極部41の近傍には活性種が豊富に存在し、これにより、電極部41の近傍では被分解物質を効率良く分解する。
図1Aに示される例では、プラズマ発生器40は、吸気口11とフィルタ50との間の空間(すなわち第1空間13)に設けられている。プラズマ発生器40がプラズマを発生させるとき、オゾンガス(O)やNO(例えば、NO、NO)等の反応性の高い気体(すなわち反応性ガス)が生成される。第1空間13で生成された反応性ガスは、例えば、フィルタ50において液体90に溶ける。
[2−5.フィルタ]
フィルタ50は、吸気口11と吹出口12との間に設けられる。フィルタ50を介して、タンク30から供給された液体90と、筐体10内の空気とが接触する。フィルタ50は、ファン20によって形成される気流に交差するように配置されている。フィルタ50は、筐体10内部の空間を第1空間13と第2空間14とに仕切るように配置されている。
フィルタ50は、例えば、フィルタ50と筐体10の側面との間の隙間15、及び、フィルタ50と筐体10の上面との間の隙間15が小さくなるように設けられる。これにより、吸気口11から取り込まれた空気の大部分が、フィルタ50を通過することができる。なお、後述するように、隙間15を塞ぐために、ガイド60が設けられてもよい。
フィルタ50は、空気に接触する液体90の面積を増加させる部材であってもよい。例えば、フィルタ50は、ステンレス鋼又は化成品からなる多孔部材であってもよい。多孔部材は、例えば、複数の細かい孔を有する多孔板である。なお、フィルタ50の孔径の平均値は、例えば、数mm以下である。フィルタ50の孔径の平均値は、例えば、フィルタ50の任意の断面に現れる複数の孔の孔径を平均することによって得られる。なお、孔の形状が円形でない場合、孔の径は、孔の面積と同一の面積を有する円の直径に相当する。これらの孔が空気を捕らえることにより、空気と液体90とが接触しやすくなる。なお、フィルタ50は、筐体10内に取り込まれた空気だけでなく、プラズマ発生器40によって生成された気体も捕らえることができる。
あるいは、フィルタ50は、通気性及び吸水性を有する布状部材でもよい。フィルタ50は、表面積を大きくするために複数の起毛を有してもよい。
図1Aに示される例では、フィルタ50は、幅広のループベルト形状を有し、一対のプーリー51の間に張り渡されている。フィルタ50は、一対のプーリー51によって回転させられる。
図1Aに示す例では、フィルタ50の一部がタンク30の液体90に浸されながら、フィルタ50がプーリー51によって回転させられる(図中、実線の矢印を参照)。これにより、フィルタ50は、全体的に液体90を含んだ状態で空気に曝される。これにより、空気中の被分解物質は、フィルタ50を介して、液体90中の活性種と接触することができ、活性種との反応によって分解されうる。
フィルタ50で分解されなかった被分解物質は、フィルタ50に含まれる液体90中に取り込まれ、プーリー51の回転に応じてタンク30内に運ばれ、タンク30又は配管31内で分解される。例えば、タンク30内、及び、配管31内の液体90は、フィルタ50内の液体90よりも多くの活性種を含有している。
[2−6.ガイド]
ガイド60は、隙間15を塞ぐようにフィルタ50の縁に沿って配置されている。ガイド60は、気体が隙間15を介して第1空間13から第2空間14に流れるのを抑制する。例えば、ガイド60は、第1空間13から第2空間14に移動する気体の90%以上をフィルタ50に通過させる。
図2Aは、空気浄化装置1の仕切り部材の一例を示す。図2Aの左図は、気流の流れる方向に沿って仕切り部材を見たときの正面図である。図2Aの右図は、仕切り部材を横から見たときの側面図である。図2Aにおける仕切り部材は、フィルタ50とガイド60を含む。
ガイド60は、フィルタ50と筐体10との間の隙間15に蓋をするように、フィルタ50の吸気口11側の面に接触するように配置されている。
ガイド60とフィルタ50との間の隙間の大きさは、フィルタ50の孔径の平均値以下である。例えば、ガイド60とフィルタ50との間に複数の隙間がある場合、複数の隙間の全ての大きさがフィルタ50の孔径の平均値以下である。
ガイド60と筐体10の内面との間の隙間の大きさ、及び/又は、ガイド60とタンク30に貯められる液体90との間の隙間の大きさは、フィルタ50の孔径の平均値以下である。例えば、ガイド60と筐体10の内面との間に複数の隙間がある場合、及び/又は、ガイド60と液体90との間に複数の隙間がある場合、複数の隙間の全ての大きさがフィルタ50の孔径の平均値以下である。
図2Aに示される例において、第1空間13から第2空間14に流れる気体は、フィルタ50の孔、フィルタ50とガイド60との間の隙間、ガイド60と筐体10の内面との間の隙間、又は、ガイド60と液体90との間の隙間を通過することができる。しかし、これらの隙間の大きさがフィルタ50の孔径の平均値以下である場合、吸気口11から筐体10内に取り込まれた空気のほとんどが、フィルタ50を通る。したがって、フィルタ50を介した空気と液体90との接触を促進することができる。
ガイド60は、例えば、アクリル等の樹脂材料、金属、又は、ステンレス鋼等の金属の合金から形成される。ガイド60は、例えば、バネ等の付勢力を有する部材(図示せず)によって、フィルタ50に密着するように配置されていてもよい。
図2Aに示す例では、フィルタ50は略矩形であり、ガイド60は、フィルタ50の縁の3辺に沿って設けられた、逆U字状の枠体である。この例では、フィルタ50の下側の縁が、タンク30内の液体90に接触するように配置されている。このため、フィルタ50の下方には、第1空間13から第2空間14への気体の移動を許す隙間が存在しない。そのため、ガイド60は、フィルタ50の下側の縁以外の部分に沿って、筐体10の内面に接触していればよい。
なお、ガイド60の形状は、隙間を塞ぐように配置されていれば、特に限定されない。例えば、空気浄化装置1は、図2Bに示すガイド60aを備えてもよい。
図2Bは、空気浄化装置1の仕切り部材の別の例を示す。具体的には、図2Bの左図は、気流の流れる方向に沿って仕切り部材を見たときの正面図である。図2Bの右図は、仕切り部材を横から見たときの側面図である。図2Bにおける仕切り部材は、フィルタ50とガイド60aを含む。
ガイド60aは、フィルタ50の縁の全周にわたって設けられた環状の枠体であり、枠体の外周が全周にわたって筐体10の内面又はタンク30の内面に接触している。
図2A及び2Bに示される例では、筐体10の内面とタンク30の外面との間に隙間がないように、タンク30が配置されているが、これに限らない。筐体10の内面とタンク30の外面との間に隙間があってもよい。この場合、ガイド60又は60aは、この隙間を塞いでいてもよい。
本実施の形態に係る空気浄化装置1及び1aは、他の構成部材をさらに備えていてもよい。例えば、空気浄化装置1及び1aは、複数のタンク30を備えてもよく、複数のプラズマ発生器40を備えてもよく、複数のフィルタ50を備えてもよい。また。ガイド60又は60aは、複数の部材が組み合わされて構成されていてもよい。
[3.動作]
本実施の形態に係る空気浄化装置1及び1aの動作について、図3を用いて説明する。図3は、本実施の形態に係る空気浄化装置1及び1aの動作の一例を示すフローチャートである。言い換えると、図3は、本実施の形態に係る空気浄化方法の一例を示すフローチャートである。
例えば、空気浄化装置1及び1aは、本体の電源が投入されることにより動作を開始する。
まず、プラズマ発生器40が、液体90中にプラズマを発生させる(S10)。具体的には、電源42が、一対の電極間に所定の高電圧パルスを印加し、液体90中にプラズマを発生させる。なお、次の工程に進む前に、活性種がタンク30内の液体90に十分に広がるまで、所定の期間、待機してもよい。
次に、空気浄化装置1及び1aは、吸気口11から筐体10内に空気を取り込む(S11)。具体的には、ファン20を回すことで空気の取り込みを開始する。これにより、筐体10内に気流が形成される。
そして、空気と液体90とが接触する(S12)。例えば、プーリー51の回転を開始することで、フィルタ50が回転し、フィルタ50を介して、活性種を含有する液体90と空気との接触が促進される。
最後に、液体90に接触した空気が、吹出口12から排出される(S13)。
図3では、各ステップが順番に行われる例について示したが、これに限らない。例えば、各ステップを同時に行ってもよい。例えば、空気浄化装置1及び1aの本体の電源が投入された時点で、プラズマ発生器40、ファン20、プーリー51の全ての動作が開始してもよい。この場合、プラズマ発生器40、ファン20、プーリー51を継続的に運転させることにより、高い効率で被分解物質を分解することができる。
[4.被分解物質を分解する効果]
空気浄化装置1を用いて実際に被分解物質を含有した空気を浄化した結果について、図4及び図5を用いて説明する。
ここでは、被分解物質としてヘキサナール(C12O)を空気に含有させた。ヘキサナールは、鎖状脂肪族アルデヒドの一種であり、悪臭の原因のなる臭気物質の一例である。例えば、ヘキサナールは、油脂等に含まれる脂肪酸が酸化された場合に生成される。ヘキサナールが分解されると、最終的には二酸化炭素(CO)が生成される。
図4中の破線は、空気浄化装置1を動作させた場合のヘキサナール濃度の時間変化を示す。図5中の破線のグラフは、空気浄化装置1を動作させた場合の二酸化炭素濃度の時間変化を示す。図4及び図5において、放電は120分経過した時点から開始され、これにより、プラズマが発生した。
図4中の実線は、放電が行われなかった場合のヘキサナール濃度の時間変化を示す。図5中の実線グラフは、放電が行われなかった場合の二酸化炭素濃度の時間変化も示す。
図4中の破線が示すように、プラズマが発生した後、時間が経過するにつれて、ヘキサナール濃度が大きく低下した。また、図5中の破線が示すように、プラズマが発生した後、時間が経過するにつれて、二酸化炭素濃度が大きく上昇した。
このことから、プラズマが発生することにより、ヘキサナールが分解されて、二酸化炭素が生成されたことが分かる。
図4中の実線が示すように、プラズマが発生しない場合、時間が経過しても、ヘキサナール濃度はほとんど変化しなかった。図5中の実線が示すように、プラズマが発生しない場合、時間が経過しても、二酸化炭素濃度はほとんど変化しなかった。なお、ヘキサナール濃度はわずかに減少しているが、これは、ヘキサナールの一部が自然酸化により二酸化炭素に分解された、あるいは、液体中に取り込まれたためと考えられる。
以上の結果から、本実施の形態に係る空気浄化装置1が高効率でヘキサナールを分解できることが分かる。
[5.反応性ガスの排出を抑制する効果]
本実施の形態に係る空気浄化装置1が反応性ガスの排出を抑制する効果について、参考例と対比しながら説明する。
図6は、参考例に係る空気浄化装置1bの構成を示す。図6に示すように、参考例に係る空気浄化装置1bは、図1Aに示す空気浄化装置1と比較して、プラズマ発生器40が第2空間14に配置されている点が異なっている。
上述したように、プラズマ発生器40がプラズマを発生させると、オゾンガスやNO等の反応性ガスが生成される。反応性ガスは、吸気口11から吹出口12に流れる気流によって運ばれる。
参考例に係るプラズマ発生器40は、第2空間14に配置されているため、反応性ガスは第2空間14で生成され、フィルタ50を通過することなく吹出口12から筐体10の外部に流出する。
これに対して、本実施の形態に係るプラズマ発生器40は、第1空間13に配置されているため、反応性ガスは第1空間13で生成され、フィルタ50を通過した後で、吹出口12から筐体10の外部に流出する。このとき、フィルタ50は、吸気口11から取り込まれた空気と液体90とを接触させるだけでなく、第1空間13内で生成された反応性ガスと液体90とをも接触させる。これにより、プラズマ発生器40によって生成された反応性ガスは、フィルタ50を介して液体90に溶解する。その結果、反応性ガスが筐体10の外部に流出することが、抑制されうる。
例えば、オゾンガスは、フィルタ50に捕らわれることによって液体90に溶け込み、空気に含有される被分解物質の分解に寄与する。例えば、NOは、フィルタ50に捕らわれることによって液体90に溶け込んで亜硝酸又は硝酸となり、これらの酸が被分解物質の分解に寄与する。このように、反応性ガスは、液体90に溶解することにより、被分解物質の分解を促進させうる。
(実施の形態2)
実施の形態2に係る空気浄化装置について、図7を用いて説明する。図7は、本実施の形態に係る空気浄化装置100の構成の一例を示す。
図7に示す空気浄化装置100は、図1Aに示す空気浄化装置1と比較して、配管31、フィルタ50及びガイド60の代わりに、配管131、フィルタ150及びガイド160を備える点が異なっている。以下では、異なる点を中心に説明する。
配管131は、タンク30に貯められた液体90をフィルタ150に供給する。例えば、配管131は、パイプ、チューブ又はホース等の管状の部材から構成される。例えば、配管131の経路上に、ポンプ(図示せず)が設けられてもよく、このポンプが液体90をタンク30から吸い上げ、フィルタ150の上部に供給してもよい。
配管131には、プラズマ発生器40が設けられている。プラズマ発生器40は、配管131内を流れる液体90に活性種を供給する。これにより、活性種を含有する液体90が、フィルタ150に供給される。したがって、フィルタ150での被分解物質の分解効率を高めることができる。
フィルタ150は、吸気口11と吹出口12との間に設けられる。フィルタ150を介して、タンク30に貯められた液体90と、筐体10内の空気とが接触する。図7に示される例では、配管131によってフィルタ150の上部に液体90が供給される。図7において、空気浄化装置100はプーリー51を備えず、フィルタ150は回転しない。このため、フィルタ150として、より様々なタイプの部材を利用することができる。例えば、フィルタ150は、複数のビーズ(又は粒状物質)の集合体でもよい。
図7に示される例では、フィルタ150が静止していることにより、フィルタ150と他の部材(例えば筐体10の内面、ガイド160)とを密着させることが容易になり、それらの間の隙間を小さくすることができる。
フィルタ150の上部に供給された液体90は、フィルタ150を伝ってタンク30に流れる。そして、タンク30に回収された液体90は、再び配管131によってフィルタ150の上部に供給される。すなわち、空気浄化装置100は、タンク30、配管131及びフィルタ150を含む循環経路を有し、この循環経路に沿って、活性種を含有する液体90が循環する。これにより、被分解物質が効率的に液体へ取り込まれ、取り込まれた被分解物質が効率良く分解されうる。
本実施の形態では、フィルタ150の上部から液体90が供給されるので、フィルタ150は、タンク30内の液体90に直接接触していなくてもよい。図7に示される例において、フィルタ150は、タンク30内の液体90から離間して配置されている。具体的には、フィルタ150の下端とタンク30内の液体90の表面とは離間しており、それらの間には隙間15が存在する。
ガイド160は、隙間15を塞ぐようにフィルタ150の縁に沿って配置されている。ガイド160の機能は、実施の形態1に係るガイド60と同じである。
図8は、空気浄化装置100の仕切り部材の一例を示す。図8の左図は、気流の流れる方向に沿って仕切り部材を見たときの正面図である。図8の右図は、仕切り部材を横から見たときの側面図である。図8における仕切り部材は、フィルタ150とガイド160とを含む。
ガイド160は、フィルタ150の縁の全周にわたって設けられた環状の枠体である。図8に示される例では、フィルタ150の下端とタンク30内の液体90の表面との間に隙間15が存在し、ガイド160はこの隙間15を塞ぐように設けられている。具体的には、ガイド160は、フィルタ150の下端とタンク30内の液体90とに接触するように配置されている。
(実施の形態3)
実施の形態3に係る空気浄化装置について、図9を用いて説明する。図9は、本実施の形態に係る空気浄化装置200の構成の一例を示す。
図9に示す空気浄化装置200は、図1Aに示す空気浄化装置1と比較して、バブル発生器270をさらに備える点が異なっている。以下では、異なる点を中心に説明する。
バブル発生器270は、ナノバブル又はマイクロバブルを液体90中に発生させる。
ナノバブル又はマイクロバブルは、微細な気泡である。例えば、直径1μm以下の気泡がナノバブルと呼ばれ、直径50μm以下の気泡がマイクロバブルと呼ばれる。
図9に示される例において、本実施の形態では、バブル発生器270は第2空間14に配置されているが、これに限らない。バブル発生器270は、第1空間13に配置されてもよく、例えば、配管31内でナノバブル又はマイクロバブルを発生するように配置されてもよい。
このとき、バブル発生器270は、プラズマ発生器40が放電により発生させた気泡を利用して、ナノバブル又はマイクロバブルを発生させてもよい。例えば、バブル発生器270は、放電により発生した気泡と、配管31内の液体90とを高速(例えば、400〜600回転/秒)で旋回させる。これにより、気泡が細かく粉砕され、ナノバブル又はマイクロバブルが発生する。なお、ナノバブル又はマイクロバブルの発生は、例えば、プラズマ発生器40による放電の開始より前に開始されてもよく、又は、放電の開始と同時に開始されてもよい。
本実施の形態に係る空気浄化装置200は、発生させたナノバブル又はマイクロバブルの表面に被分解物質を吸着させることができ、被分解物質の液体90への取り込みを促進することができる。被分解物質の液体90への取り込みが促進されることで、被分解物質と活性種との反応が起こりやすくなり、分解効率をより高めることができる。また、プラズマ発生器40によって生成される反応性ガス(例えばオゾンガスやNO)が液体90への溶け込みやすくなるため、反応性ガスが筐体10の外部に流出することを抑えることができる。
(実施の形態4)
実施の形態4に係る空気浄化装置について、図10を用いて説明する。図10は、本実施の形態に係る空気浄化装置300の構成の一例を示す。
図10に示す空気浄化装置300は、図1Aに示す空気浄化装置1と比較して、噴霧器380をさらに備える点が異なっている。以下では、異なる点を中心に説明する。
噴霧器380は、すなわち、タンク30内の液体90を、第1空間13中に霧状に噴霧する。第1空間13は、吸気口11から取り込まれた空気がフィルタ50に接触するまでに滞留(又は移動)する空間である。
例えば、噴霧器380は、スプレーノズルを備える。この場合、噴霧器380は、液体90を数ミクロンから数十ミクロン程度のミスト状にして第1空間13に噴霧する。
液体90の噴霧は、例えば、吸気口11による空気の取り込みの開始(図3のS11)より前に開始されてもよく、又は、空気の取り込みの開始と同時に開始されてもよい。液体90の噴霧は、例えば、プラズマ発生器40による放電の開始(図3のS10)より後に開始されてもよく、又は、放電の開始と同時に開始されてもよい。
液体90が第1空間13中に噴霧されると、これにより、被分解物質を含有する空気と霧状の液体とが接触しやすくなる。すなわち、第1空間13に取り込まれた空気と液体90との接触面積を増加させることができる。接触面積が増加することで、被分解物質の液体90中への取り込みが促進される。そして、被分解物質を含有する液体90がフィルタ50に回収され、これにより、被分解物質が効果的に分解されうる。
霧状の液体90に十分に活性種が含有されている場合、霧状の液体と空気とが接触することで被分解物質が分解されうる。したがって、被分解物質の分解効率をさらに高めることができる。また、霧状の液体90は、プラズマ発生器40によって生成された反応性ガス(オゾンガスやNO)の液体90への溶け込みを促進させる。これにより、反応性ガスが筐体10の外部に流出することを抑えることができる。
なお、図10に示される例において、噴霧器380は、筐体10の下部から上方に向けて液体90を噴霧しているが、筐体10の上部から下方に向けて噴霧してもよい。噴霧の方法は、いかなる方法であってもよい。
(実施の形態5)
続いて、実施の形態5に係る空気浄化装置について、図11及び図12を用いて説明する。図11及び図12はそれぞれ、本実施の形態に係る空気浄化装置400及び401の構成の一例を示す。
図11に示す空気浄化装置400は、図1Aに示す空気浄化装置1と比較して、気体供給器490をさらに備える点が異なっている。以下では、異なる点を中心に説明する。
気体供給器490は、気体供給ポンプの一例である。図11に示される例において、気体供給器490は、吸気口11から取り込まれた空気の一部を、タンク30に貯められる液体90中に供給する。これにより、例えばプラズマ発生器40の電極部41(例えば、一対の電極対)の近傍に気泡を生成する。この気泡は、ナノバブル又はマイクロバブルよりも大きな気泡、例えば、肉眼でも十分に確認可能な1つの大きな気泡でもよい。
プラズマ発生器40は、例えば、気体供給器490によって生成された気泡中で放電を発生させ、これによりプラズマを発生させる。なお、気体供給器490は、例えば、プラズマ発生器40の放電の開始(図3のS10)より前に空気を供給し始めてもよく、又は、放電の開始と同時に空気を供給し始めてもよい。
このとき、気体供給器490が、大きな気泡に加えて、微小な気泡を供給する場合、プラズマはこの微小な気泡内に内包されうる。これにより、微小な気泡近傍にヒドロキシルラジカル等の活性種が生成されうる。
図11に示される例では、気体供給器490は、第1空間13内に配置されている。気体供給器490が被分解物質を含有する空気を取り込む場合、被分解物質を含有する気泡の中でプラズマが発生する。その結果、被分解物質はプラズマによって生成された反応性ガスと直接接触することができ、これにより効率的に分解されうる。
図12に示す空気浄化装置401は、図11に示す空気浄化装置400と比較して、気体導入管491を備える点が異なっている。具体的には、図12に示す気体供給器490は、気体導入管491を介して筐体10の外部から空気を取り込み、プラズマ発生器40の電極部41(例えば一対の電極)に供給する。
(補足)
ここで、実施の形態2及び5に係る空気浄化装置の実施例において、VOC(Volatile Organic Compound)センサを用いて吹出口12の近傍の臭気物質の濃度を測定した結果について、図13を用いて説明する。図13は、VOCセンサを用いて検出された、実施例及び参考例に係る空気浄化装置の吹出口の近傍の臭気物質の濃度を示す。本実施例に係る空気浄化装置は、図7に示される空気浄化装置100をベースとして、図12に示される気体供給器490と気体導入管491とをさらに追加したものであった。参考例に係る空気浄化装置は、図6に示される空気浄化装置1bであった。
図13に示すように、放電がないとき(すなわち、空気浄化装置の起動前)、実施例及び参考例におけるVOCセンサの値は同じであった。
これに対して、プラズマ発生器40を起動させてプラズマを発生させた後、吹出口12の近傍において、VOCセンサの値が増加した。これは、プラズマ発生器40によって生成されたオゾンガスやNO等の気体に起因する。しかしながら、本実施例におけるVOCセンサの値の増加量は、参考例の約半分であった。すなわち、本実施例に係る空気浄化装置は、プラズマ発生器40によって生成される臭気物質の増加量を抑制することができた。
この結果は、プラズマ発生器40が第1空間13に配置されている場合には、プラズマ発生器40によって生成されたオゾンガスやNO等の気体が、フィルタ50によって効果的に除去されることを示している。
(他の実施の形態)
以上、種々の実施の形態に係る空気浄化装置及び空気浄化方法を例示的に説明した。しかし、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示は、その主旨を逸脱しない限り、これらの実施の形態に当業者が思いつく変形を加えたもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせたものを包含する。
例えば、上記の実施の形態では、フィルタ50を回転させることでフィルタ50に液体90が供給される例と、配管131を介してフィルタ150に液体90が供給される例が示されたが、フィルタに液体を供給する方法はこれに限られない。例えば、空気浄化装置は、気液接触部材の一例として、毛細管を備えてもよい。毛細管は、毛管現象を利用してタンク内の水を吸い上げてもよい。
例えば、上記の実施の形態では、ガイドはフィルタに対して第1空間の側に配置されているが、これに限られない。ガイドは、フィルタに対して第2空間側に配置されてもよい。あるいは、ガイドは、フィルタと同一平面内に配置されてもよい。例えば、ガイドは、フィルタの縁と筐体の内面との間を充填するように配置されてもよい。
例えば、上記の実施の形態では、第1空間から第2空間に移動する気体の90%以上がフィルタを通過するようにガイドを設けているが、これに限られない。ガイドは、種々の隙間の少なくとも一部を塞いでいればよく、フィルタを通過する気体が90%未満となってもよい。
例えば、上記の実施の形態では、第1空間と第2空間とが、フィルタとガイドとによって、仕切られているが、これに限らない。例えば、第1空間から第2空間に移動する気体のうち、フィルタを通過するものの割合が、要求される割合(例えば90%以上)を満たすのであれば、第1空間と第2空間とが、フィルタのみによって仕切られていてもよい。言い換えると、第1空間と第2空間とを仕切る仕切り部材は、フィルタのみであってもよい。すなわち、ガイドは任意の構成である。
例えば、第1空間から第2空間に移動する気体のうち、フィルタを通過するものの割合が、要求される割合(例えば90%以上)を満たすのであれば、空気浄化装置は、気体が第2空間から第1空間にフィルタを介さずに戻るような他の流路を有してもよい。
例えば、吸気口、吹出口、タンク、及びフィルタなどの配置は、特に限定されない。例えば、吸気口は筐体の下面に位置してもよく、吹出口は筐体の上面に位置してもよい。この場合、フィルタは、筐体の上面と対向するように横向きに配置されてもよい。
例えば、上記の実施の形態2に係るフィルタ150は、液体90に直接接触していてもよい。
上記の種々の実施の形態において、空気浄化装置は、コントローラを備えてもよい。例えば、コントローラは、プラズマ発生器の電源、ファン、プーリー、ポンプ、気体供給器、及びバブル発生器の少なくとも1つを制御してもよい。例えば、コントローラは、図3に示されるシーケンスを実行させてもよい。コントローラは、例えば、所定のシーケンスのプログラムが格納された不揮発性メモリと、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリと、入出力ポートと、プログラムを実行するためのプロセッサとを有する。コントローラは、例えば、マイコンである。
上記の各実施の形態は、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略等を行うことができる。
本開示の空気浄化装置は、例えば、脱臭装置、除菌装置、空気清浄機等に利用することができる。
1、1a、1b、100、200、300、400、401 空気浄化装置
10 筐体
11 吸気口
12 吹出口
13 第1空間
14 第2空間
15 隙間
20 ファン
30 タンク
31、131 配管
40 プラズマ発生器
41 電極部
42 電源
50、150 フィルタ
51 プーリー
60、60a、160 ガイド
90 液体
270 バブル発生器
380 噴霧器
490 気体供給器
491 気体導入管

Claims (14)

  1. 吸気口と吹出口とを有する筐体と、
    前記筐体内に配置され、液体を貯めるタンクと、
    前記吸気口から前記吹出口へ流れる気流を生成させるファンと、
    前記筐体内に配置され、前記気流を通過させながら当該気流と前記液体とを接触させるフィルタを含む仕切り部材と、
    前記吸気口及び前記仕切り部材の間の第1空間に配置された一対の電極と、前記一対の電極間に電圧を印加する電源とを含み、前記液体に接触するようにプラズマを発生させるプラズマ発生器と、を備える
    空気浄化装置。
  2. 前記仕切り部材は、前記筐体の内部空間を、前記第1空間と、前記仕切り部材及び前記吹出口の間の第2空間とに仕切る、
    請求項1に記載の空気浄化装置。
  3. 前記第1空間から前記第2空間に移動する気体の90%以上が前記フィルタを通過する、
    請求項2に記載の空気浄化装置。
  4. 前記筐体の内面と前記仕切り部材の外周縁との間において前記第1空間と前記第2空間とを連通する隙間の大きさが、前記フィルタの孔の孔径の平均値以下である、
    請求項2に記載の空気浄化装置。
  5. 前記フィルタの外周縁の一部が、前記タンク内の前記液体に接触する、
    請求項1から4のいずれか一項に記載の空気浄化装置。
  6. 前記タンクから前記フィルタに前記液体を供給する配管をさらに備える、
    請求項1から4のいずれか一項に記載の空気浄化装置。
  7. 前記仕切り部材は、前記フィルタの外周縁の少なくとも一部に沿って延びるガイドをさらに含む、
    請求項2に記載の空気浄化装置。
  8. 前記ガイドと前記フィルタとの間において前記第1空間と前記第2空間とを連通する隙間の大きさが、前記フィルタの孔の孔径の平均値以下である、
    請求項7に記載の空気浄化装置。
  9. 前記ガイドと前記タンク内の前記液体との間において前記第1空間と前記第2空間とを連通する隙間の大きさが、前記フィルタの孔の孔径の平均値以下である、
    請求項7又は8に記載の空気浄化装置。
  10. 前記ガイドは、枠体である、
    請求項7に記載の空気浄化装置。
  11. 前記枠体の前記外周縁の一部が前記タンク内の前記液体に接触しており、かつ、前記枠体の前記外周縁の他部が前記筐体の内面に接触している、
    請求項10に記載の空気浄化装置。
  12. 前記フィルタの前記外周縁の一部が、前記タンク内の前記液体に接触し、
    前記枠体は、前記フィルタの前記外周縁の他部に沿って延びる、
    請求項10に記載の空気浄化装置。
  13. 前記フィルタは、前記タンク内の前記液体から離間し、
    前記枠体は環状であり、
    前記枠体の一部が、前記フィルタと前記タンク内の前記液体との間の隙間を塞ぐ、
    請求項10に記載の空気浄化装置。
  14. 前記一対の電極の少なくとも一方の近傍に気体を供給するポンプをさらに備える、
    請求項1に記載の空気浄化装置。
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