JP2022038155A

JP2022038155A - 空気浄化装置

Info

Publication number: JP2022038155A
Application number: JP2020142495A
Authority: JP
Inventors: 修杉原; Osamu Sugihara
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2022-03-10

Abstract

【課題】閉じられた空間で安全に使用できると共に、構成を簡素化した高エネルギーの電磁波使用の空気浄化装置を提供する。【解決手段】幅広の金属板を一次元方向に渦巻きして、両端部を開放した螺旋筒１と、螺旋筒１の外側巻き端の遊端縁に沿って形成した空気取り入れ用の開口１aに外界から処理前空気７を送り込む如く設置した送風機３と、螺旋筒１の一方の端部１ｂを閉栓するフロントキャップ４と、螺旋筒１の他方の端部1ｃに設置して、螺旋筒を通過した浄化済空気８を外界に放出するリアキャップ６と、フロントキャップ４に、螺旋筒１の内部にマイクロ波を放射するためのマイクロ波注入窓４１を有し、螺旋筒１とリアキャップ６の間に設置した金属板からなる電磁シールド板２と、マイクロ波注入窓４１に接続したマイクロ波発振器５を備えた構成とする。これにより、螺旋筒１を通過する空気中に存在する微生物やウイルスを含む汚染物質をマイクロ波Ｅの誘電加熱により破壊して清浄な空気を得る。【選択図】図１

Description

本発明は、空気清浄技術にかかり、特に、空気中の細菌やウイルスを含む有害物質を除去して清浄な空気を得るための空気浄化装置に関する。

空気中の細菌やウイルスを含む汚染物質を除去するための手段として、消毒・殺菌剤の使用以外に、ストリーマ放電（電撃ストリーマ）で発生させたイオンやラジカルを用いる方法が知られている（特許文献１）。また、高エネルギー電磁波の共鳴吸収で細菌やウイルスを破壊する方法も提案されている（特許文献２）。

なお、病原体を媒介する生物（ハマダラ蚊、ツエツエバエなど）が飛翔している空気中に電磁波を照射し、その蛋白質を加熱破壊する方法も既知である（特許文献３）。

特開２００５－２１３１９号公報特開２０００－２４５８１３号公報特開２００９－２９７００８号公報

ストリーマ放電を用いる特許文献１に記載の空気浄化装置は、高電圧放電により高速電子を発生させて、空中に浮遊している細菌、ウイルスなどのＤＮＡ、ＲＮＡを破壊して除去するものである。高圧放電を行う電極対は空気の流通路に交差するような放電場を形成し、この放電領域を空気流が通過する際に当該空気中に含まれる最近、ウイルスなどを破壊するものである。

また、特許文献２は細菌やウイルスの固有振動周波数に同調する電磁波を照射することで共鳴吸収させ、共鳴吸収容量を超過させることで当該細菌、ウイルスの組織を破壊させるものである。

特許文献３は、２ＧＨｚ～１０ＧＨｚ前後の電磁波（マイクロ波）を、人体に影響を与えない程度の出力で空気中に放射することで、当該空気中を飛翔しているハマダラ蚊やツエツエバイを加熱して死滅させる方法と装置を開示する。

上記した先行技術の何れも環境に対する電磁波の漏れ、人体に対する電磁波の影響を防止する具体的な手段を開示しない。また、構成も複雑である。
本発明の目的は、屋内などの閉じられた空間で安全に使用できると共に、構成を簡素化した高エネルギー電磁波使用の空気浄化装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、下記に記載する代表的な構成としたことを特徴とする。なお、ここでは、本発明の構成を明確にするため、各構成に後述する実施例の図面で使用される参照符号を付すが、本発明はこの参照符号を付した構成に限定されるものではない。

本発明は、微生物やウイルスを含む汚染物質を除去して清浄な空気を得るための空気浄化装置であって、本装置は次の構成を有する。すなわち、

（１）幅広の金属板を一次元方向に渦巻きして、両端部を開放した螺旋筒１と、螺旋筒１の外側巻き端の遊端縁に沿って形成した空気取り入れ用の開口１aに外界から処理前空気７を送り込む如く設置した送風機３と、螺旋筒１の一方の端部１ｂを閉栓するフロントキャップ４と、螺旋筒１の他方の端部1ｃに設置して、螺旋筒を通過した浄化済空気８を外界に放出するリアキャップ６と、フロントキャップ４の底面等に、螺旋筒１の内部に対してマイクロ波を放射するためのマイクロ波注入窓４１を有し、
螺旋筒１とリアキャップ６の間に設置した金属板からなる電磁シールド板２と、マイクロ波注入窓４１に接続したマイクロ波発振器５を備えた構成とする。
これにより、螺旋筒１を通過する空気中に存在する微生物やウイルスを含む汚染物質をマイクロ波Ｅの誘電加熱により破壊してリアキャップから清浄な空気を得る。

（２）金属の電磁シールド板２は螺旋筒を通過して到達するマイクロ波を螺旋筒内に反射させる効果と螺旋筒からマイクロ波が漏れ出ないように遮蔽する機能を有する。電磁シールド板２に有する開孔２１の大きさをマイクロ波の波長未満で、かつ十分に小さいもの（具体的には、マイクロ波波長の半分程度）としたことで、空気を通過させると共にマイクロ波注入窓４１から注入されるマイクロ波の螺旋筒１から漏洩を安全値以下に低減することができる。

（３）電磁シールド板２に有する開孔２１はマイクロ波が通過し難い大きさであれば形状を問わないが、通常は円形とする。そして、その直径をマイクロ波の波長の半分程度とする。マイクロ波の周波数を２．４５ＧＨｚとした場合、波長は０．０１２ｍなので、その半分程度のとし、具体的には０．００５～０．００６ｍ（５ｍｍ～６ｍｍ）とする。必要な空気流量の確保と他の電磁シールド手段を用いる場合は、この開孔２１の直径を上記より拡大したものとすることができる。

（４）マイクロ波発振器５をマグネトロン発振器とする。このマグネトロン発振器の発振素子として、マイクロ波調理器に使用されているように、広く普及し安全設計に定評のあるマグネトロンとすることで、低コスト化と安全対策を容易に得ることができる。なお、パワー半導体等の他の素子を用いることもできる。

（５）螺旋筒１の内壁に、送風機３で送り込まれた空気を当該螺旋筒内での通過速度を遅らせるための偏流板１１を備えることで、マイクロ波と空気中の微生物やウイルスを含む汚染物質との接触時間が大きくなり、清浄化効率が向上する。

（６）偏流板１を金属板で構成し、マイクロ波発振器５から放射されるマイクロ波を螺旋筒１内で乱反射させることで、通過する空気流中の微生物やウイルスを含む汚染物質とマイクロ波の接触機会が更に増加し、清浄化効率がより向上する。

本発明は、上記の構成および後述する実施の形態で開示する構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変形が可能である。
例えば、螺旋筒を通過させる空気流の流れ方向を後述する実施例とは逆にすること、単純には送風機３を実施例とは逆回転させるとか、リアキャップ６に空気吸込み用あるいは空気排出用のプロペラファンを設ける等の設計変更が可能である。

本発明により、事務所の室内、住居の屋内はもとより、画工等の教室・講堂や体育館などの被空調ボリュウムの大きい空間にも安全に使用可能な空気浄化装置を提供することができる。

本発明に係る螺旋筒を用いた空気浄化装置の実施例１を説明する分解斜視図図１の螺旋筒を流通する空気の流を説明する模式図本発明に係る螺旋筒を用いた空気浄化装置の実施例２を説明する分解斜視図本発明に係る螺旋筒を用いた空気浄化装置の実施例３を説明する螺旋筒の要部を破断して示す模式図

以下、本発明に係る空気浄化装置の実施の形態を実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る螺旋筒を用いた空気浄化装置の実施例１を説明する分解斜視図である。本実施例の空気浄化装置は、幅広の金属板（矩形を推奨）を一次元方向に渦巻きして、両端部を開放した螺旋筒１を備える。渦巻の間には空気が自由に流通する隙間を設ける。
螺旋筒１の外側巻き端の遊端縁に沿って空気取り入れ用の開口１aが形成されており、この開口に沿って（螺旋筒１の長手方向に沿って）送風機３が設置され、外界（本装置が設置された雰囲気）から空気（浄化処理前空気）７を送り込むように構成されている。本実施例では、送風機３にシロッコファンを用いている。

螺旋筒１の一方の端部１ｂはフロントキャップ４で閉鎖されている。フロントキャップ４は略円盤状で、略筒状の螺旋筒１の一端（前端）1ｂに装着される。このフロントキャップ１の中央部分にはマイクロ波注入窓４１が形成されており、マイクロ波発振器５としてのマグネトロン発信出力端（アンテナ）５１を嵌入してマイクロ波を螺旋筒１に注入（放射）する様になっている。

螺旋筒１の他方の端部（後端）1ｃは、螺旋筒１を通過した浄化済空気８を外界に放出するリアキャップ６が取り付けてある。リアキャップ６の内周には段差６１が形成されており、螺旋筒１の内径に亘って閉栓する電磁シールド板２を取り付けてある。電磁シールド板２には多数の細孔２１が形成されており、螺旋筒１の内部あら流出する空気を外部に通過させるようになっている。

電磁シールド板２は金属板からなり、細孔２１の大きさはマグネトロンから出力するマイクロ波の波長未満で、かつ十分に小さい孔とされている。この細孔２１は円形とされている。その直径は、マイクロ波発振器５の発振波長を０．１２５ｍ（周波数２．４５ＧＨｚ）とした場合には０．００５～０．００６ｍ（５～６ｍｍ）とする。細孔２１をあまり小さくすると、空気流の通過が大きく妨げられるので、マイクロ波の漏洩を安全値以下に低減することを考慮し、実用的にはこのサイズが適当である。

なお、電磁シ－ルド板２はマイクロ波を乱反射させる効果も有し、螺旋筒内の空気中に含まれる最近やウイルス、その他の汚染物質とマイクロ波の接触量を増加させることができる。

図２は、図１の螺旋筒を流通する空気の流を説明する模式図であり、図１の螺旋筒１を、その前端１ｂ側から見た内部の空気流の様子を説明する概念図である。送風機（シロッコファン）３により最外筒に取り込まれた浄化処理前の空気７は、螺旋筒の螺旋壁を中心方向に、かつ軸方向（長手方向）に沿って螺旋状に回転しながら後端１ｃにから放出される。
この螺旋状に流過通る空気流に対して、マイクロ波Ｅが照射されることで、当該空気流に含まれている細菌、ウイルス、或いは他の汚染物質がマイクロ波Ｅの誘電加熱により破壊して清浄な空気を得ることができる。

なお、本実施例では、マイクロ波発振器５をマグネトロン発振器とする。このマグネトロン発振器の発振素子として、マイクロ波調理器（所謂、電子レンジ）に使用されているマグネトロン、すなわち広く普及し安全設計に定評のあるマグネトロンとすることで、低コスト化と安全化を容易に得ることができる。
また、マグネトロンに限らず、同様のマイクロ波を生成する半導体素子などを使用する発振器の採用を妨げるものではない。

図３は、本発明に係る螺旋筒を用いた空気浄化装置の実施例２を説明する分解斜視図ある。図１と同一符号を付した図３の構成部分は同一部分に対応する。以下、本実施例が実施例１と異なる点について説明し、実施例１と共通部分の説明は必要最小限とする。

螺旋筒１の後端１cに設置されるリアキャップ６は、その内部に空気流の方向を変更するための反射板６２が設置され、側壁に開口６３が開けられている。また、この開口６３にはガイド９が設けてあり、螺旋筒から出て来る浄化済空気８を反射板６２とガイド板９を用いて所望の方向に放流できるように構成されている。ガイド板９は設置姿勢が変更可能である。なお、電磁シールド板２は、図面表示の都合で螺旋筒１の外側に示してある。

本実施例によれば、前記の実施例１の効果に加えて清浄化処理済の空気流を所望の方向に放流できるため、本装置の設置スペースに裕度が増す。狭い設置スペースにも対応できる。

図４は、本発明に係る螺旋筒を用いた空気浄化装置の実施例３を説明する螺旋筒の要部を破断して示す模式図である。本実施例は、螺旋筒１の内壁に、送風機３で送り込まれた空気を当該螺旋筒内での通過速度を遅らせるための偏流板１１を備えたことを特徴とする。この偏流板１１を設けることで、送風機３で吸入された未処理の空気流が螺旋筒１の内部に存在する時間を増加させることができる。この偏流板１１は、実施例１、実施例２の何れの形式の装置にも適用できる。

これにより、マイクロ波と空気中の微生物やウイルスを含む汚染物質との接触時間を大きくすることができ、清浄化効率が向上する。

本実施例によっても、前記の各実施例の効果に加えて清浄化処理の効率化が達成できる。

なお、上記で説明した各実施例の装置は、別途にプアスチックや金属で構成した化粧筐体（外箱）に収納することもできる。化粧筐体をファラデーケージとすればなお好ましい。

小規模、大規模に関わらず、医療機関全般の建物の屋内全般、イベント会場などの閉鎖空間、カラオケ、レストラン、その他の遊興施設に本発明の空気浄化装置を導入することで、流行しているウイルスを撲滅する手段として有効である。

１・・・螺旋筒
１ａ・・・開口部
１ｂ・・・一方の端部（前端）
１ｃ・・・他方の端部（後端）
１１・・・偏流板
２・・・電磁シールド板
２１・・・細孔
３・・・送風機
４・・・フロントキャップ
４１・・・マイクロ波注入窓
５・・・電磁波発振器
５１・・・アンテナ
６・・・リアキャップ
６１・・・段部
６１・・・反射板
６２・・・空気放出口
６３・・・開口
６ａ・・・空気放出口
７・・・処理前空気
８・・・浄化済空気
９・・・ガイド板

Claims

微生物やウイルスを含む汚染物質を除去して清浄な空気を得るための空気浄化装置であって、
幅広の金属板を一次元方向に渦巻きして、両端部を開放した螺旋筒と、
前記螺旋筒の外側巻き端の遊端縁に沿って形成した空気取り入れ用の開口に外界から処理前空気を送り込む如く設置した送風機と、
前記螺旋筒の一方の端部を閉栓するフロントキャップと、
前記螺旋筒の他方の端部に設置して、前記螺旋筒を通過した浄化済空気を外界に放出するリアキャップと、
前記フロントキャップに、前記螺旋筒の内部にマイクロ波を放射するためのマイクロ波注入窓を有し、
前記螺旋筒と前記リアキャップの間に設置した金属板から成る有孔電磁シールド板と、
前記マイクロ波注入窓に接続したマイクロ波発振器と
を有し、
前記螺旋筒を通過する空気中に存在する微生物やウイルスを含む汚染物質を除去して清浄な空気を得るようにしたことを特徴とする空気浄化装置。
前記有孔電磁シールド板に有する開孔の大きさが、前記マイクロ波注入窓から注入されるマイクロ波の波長未満、かつ十分に小さいことを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
前記マイクロ波の波長が０．１２５ｍであることを特徴とする請求項２に記載の空気浄化装置。
前記マイクロ波発振器はマグネトロン発振器であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の空気清浄装置。
前記螺旋筒の内壁に、前記送風機で送り込まれた空気を前記螺旋筒内の通過速度を遅らせるための偏流板を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の空気清浄装置。
前記偏流板は金属板で構成され、前記マイクロ波発振器から放射されるマイクロ波を前記螺旋筒内で乱反射させることで通過する空気流との接触時間を増大することを特徴とする請求項５に記載の空気清浄装置。