JP2023136712A

JP2023136712A - 空気清浄装置および空気清浄方法

Info

Publication number: JP2023136712A
Application number: JP2022042551A
Authority: JP
Inventors: 睦糀屋; Mutsumi Koujiya
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2022-03-17
Filing date: 2022-03-17
Publication date: 2023-09-29

Abstract

【課題】空気中の細菌やウイルスを除去可能な空気清浄技術を提供する。【解決手段】空気清浄装置１０は、吸気口１２と、水２２を貯留する容器１６と、吸気口１２から吸い込んだ空気を容器１６内の水中に微細気泡２４として出力するエアレーション装置１８と、容器１６内の水２２を紫外光を照射して殺菌する光源３４と、容器１６内の水２２を通過した空気を排気する排気口１４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、空気清浄装置および空気清浄方法に関する。

近年、空気清浄装置が広く普及している。単に空気に含まれる塵やゴミなどを除去するだけでなく、空気に含まれる細菌やウイルスを不活化して清浄機能を高めることが求められている。例えば、抗体物質を利用して空気に含まれる細菌やウイルスを吸着除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３－２１０５５８号公報

上述の先行技術では、抗体物質を供給する必要があるため、メンテナンスに多くの労力が必要となり、消耗品に要するコストが高くなる。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、空気中の細菌やウイルスを除去可能な空気清浄技術を提供することにある。

本発明のある態様の空気清浄装置は、吸気口と、水を貯留する容器と、吸気口から吸い込んだ空気を容器内の水中に微細気泡として出力するエアレーション装置と、容器内の水を紫外光を照射して殺菌する光源と、容器内の水を通過した空気を排気する排気口と、を備える。

本発明の別の態様は、空気清浄方法である。この方法は、吸気口から吸い込んだ空気を容器内の水中に微細気泡として出力することと、容器内の水を紫外光を照射して殺菌することと、容器内の水を通過した空気を排気口から排気することと、を備える。

本発明によれば、空気中の細菌やウイルスを除去可能な空気清浄技術を提供できる。

第１実施形態に係る空気清浄装置の構成を概略的に示す断面図である。第２実施形態に係る空気清浄装置の構成を概略的に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の寸法比と一致しない。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る空気清浄装置１０の構成を概略的に示す図である。空気清浄装置１０は、吸気口１２から吸い込んだ空気を浄化して排気口１４から排気するよう構成される。空気清浄装置１０は、吸気口１２と、排気口１４と、容器１６と、エアレーション装置１８と、流水殺菌装置２０とを備える。

容器１６は、空気を浄化するためのフィルタとして機能する水２２を貯留する。容器１６に貯留される水２２は、例えば水道水である。

エアレーション装置１８は、吸気口１２から空気を吸い込み、吸い込んだ空気を容器１６に貯留される水２２の内部に微細気泡２４として出力するよう構成される。エアレーション装置１８は、例えば、吸気口１２から空気を吸い込むためのエアポンプ２６と、エアポンプ２６によって吸い込まれた空気から微細気泡２４を生成するノズル２８とを含む。ノズル２８は、例えば、微細気泡２４のサイズが１００μｍ以下または１０μｍ以下となるマイクロバブルや、微細気泡２４のサイズが１μｍ以下となるナノバルブを生成するよう構成される。吸気口１２とエアポンプ２６の間には、エアポンプ２６に吸い込まれる空気から塵埃を除去するためのフィルタ３０が設けられてもよい。

流水殺菌装置２０は、容器１６の内部に貯留される水２２を紫外光を用いて殺菌する。流水殺菌装置２０は、例えば、水２２が通過するリアクタ３２と、リアクタ３２内の水２２に紫外光を照射する光源３４とを含む。リアクタ３２は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂で構成される。光源３４は、例えば、波長２６０ｎｍ～２８５ｎｍ程度の深紫外光を出力するＬＥＤ（Light Emitting Diode）を有する。

流水殺菌装置２０は、容器１６に接続される循環流路３６の途中に設けられる。循環流路３６は、容器１６に設けられる流入口３８と流出口４０の間を延在する。循環流路３６には、流入口３８から流出口４０に向かう水２２の流れを生成するためのポンプ４２が設けられる。ポンプ４２は、例えば、流入口３８と流水殺菌装置２０の間に設けられる。ポンプ４２は、流水殺菌装置２０と流出口４０の間に設けられてもよい。図示する例において、流入口３８は、流出口４０よりも鉛直方向の下方に設けられる。別の例において、流入口３８は、流出口４０よりも鉛直方向の上方に設けられてもよく、例えば、図示する流入口３８と流出口４０を入れ替えて用いてもよい。

容器１６の鉛直上方には開口４４が設けられる。容器１６の内部に供給される微細気泡２４は、容器１６の内部の水２２を通過して開口４４に向かう。開口４４を通過した空気は、排気口１４を通じて空気清浄装置１０の外部に排気される。排気口１４は、例えば、容器１６の開口４４の鉛直上方に配置される。

つづいて、空気清浄装置１０の動作を説明する。浄化対象となる空気は、エアポンプ２６によって吸気口１２から吸い込まれる。エアポンプ２６によって吸い込まれた空気は、容器１６に貯留される水２２の内部に送られ、ノズル２８から微細気泡２４として出力される。微細気泡２４に含まれる細菌やウイルスは、水２２によって捕集される。水２２を通過した微細気泡２４は、開口４４および排気口１４を通じて外部に排気される。空気清浄装置１０は、水２２によって細菌やウイルスが除去されて浄化された空気を排気口１４から供給する。

微細気泡２４に含まれる細菌やウイルスを捕集した水２２は、ポンプ４２によって循環流路３６に送られる。流水殺菌装置２０は、循環流路３６を通じてリアクタ３２に供給される水２２に光源３４からの紫外光を照射し、循環流路３６を流れる水２２に含まれる細菌やウイルスを不活化させる。細菌やウイルスが不活化された水２２は、循環流路３６を通じて容器１６に戻る。循環流路３６を流れる水２２を流水殺菌装置２０によって殺菌することにより、容器１６に貯留される水２２に含まれる細菌やウイルスが不活化された状態を維持できる。これにより、容器１６に貯留される水２２に含まれる細菌やウイルスが排気口１４から外部に飛散することを防止できる。

本実施の形態によれば、容器１６に貯留される水２２をフィルタとして用いることで、空気に含まれる細菌やウイルスの捕集効率を高めることができる。特に、空気を微細気泡２４として水２２の内部に放出することにより、細菌やウイルスの捕集効率をより高めることができる。また、水２２に捕集された細菌やウイルスに紫外光を照射することにより、空気中の細菌やウイルスに紫外光を直接照射する場合に比べて不活化効率を高めることができる。その結果、エアレーション装置１８と流水殺菌装置２０の組み合わせという比較的簡易な構成によって、空気中から細菌やウイルスを効率的に除去できる。

図２は、第２実施形態に係る空気清浄装置５０の構成を概略的に示す断面図である。第２実施形態では、容器１６の内部に仕切部材５２が設けられ、仕切部材５２によって容器１６の内部をジグザグ状に延びる処理流路５４が形成される。容器１６の内部に複数の光源５６が設けられ、複数の光源５６から処理流路５４を流れる水２２に紫外光が照射される。以下、第２実施形態について、上述の第１実施形態との相違点を中心に説明し、共通点については適宜説明を省略する。

空気清浄装置５０は、吸気口１２と、排気口１４と、容器１６と、エアレーション装置１８と、循環流路３６と、仕切部材５２と、複数の光源５６とを備える。

処理流路５４は、容器１６の内部に形成される。処理流路５４は、容器１６の鉛直方向の下部に設けられる上流端５８から容器１６の鉛直方向の上部に設けられる下流端６０に向けてジグザグ状に延びるように構成される。仕切部材５２は、容器１６の内面から延在して処理流路５４を区画する。仕切部材５２は、処理流路５４の途中に気泡が滞留しないように、鉛直方向に対して斜めに延びるように配置される。仕切部材５２は、光源５６が照射する紫外光に対する反射率が高い材料で構成されることが好ましく、例えば、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂やアルミニウムなどで構成される。

循環流路３６は、処理流路５４の上流端５８と下流端６０の間を接続し、処理流路５４の下流端６０から上流端５８に向けて水２２を循環させる。循環流路３６の流入口３８は、処理流路５４の下流端６０に設けられ、循環流路３６の流出口４０は、処理流路５４の上流端５８に設けられる。エアレーション装置１８のノズル２８は、処理流路５４の上流端５８に設けられる。

複数の光源５６は、容器１６の内部に設けられる。複数の光源５６は、例えば、容器１６の内面に取り付けられ、処理流路５４を流れる水２２に向けて紫外光を照射する。複数の光源５６のそれぞれは、例えば、波長２６０ｎｍ～２８５ｎｍ程度の深紫外光を出力するＬＥＤ（Light Emitting Diode）を有する。複数の光源５６のそれぞれは、処理流路５４を流れる水２２の流れに沿った方向に紫外光を照射するように配置され、例えば、仕切部材５２が延びる方向に紫外光を照射するように配置される。

つづいて、空気清浄装置５０の動作を説明する。浄化対象となる空気は、エアポンプ２６によって吸気口１２から吸い込まれ、処理流路５４の上流端５８に設けられるノズル２８から水２２の内部に微細気泡２４として出力される。微細気泡２４は、水２２の内部における浮力によって処理流路５４の上流端５８から下流端６０に向けて流れ、開口４４および排気口１４を通じて外部に排気される。処理流路５４の内部では、微細気泡２４の浮力によって上流端５８から下流端６０に向かう水２２の流れが生じる。処理流路５４を通って下流端６０に到達した水２２は、循環流路３６を通じて上流端５８に戻る。複数の光源５６のそれぞれは、処理流路５４を流れる水２２および微細気泡２４に向けて紫外光を照射し、水２２に捕集された細菌やウイルスを不活化する。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第２実施形態によれば、処理流路５４における微細気泡２４の浮力によって水２２を循環させることができるため、第１実施形態に係るポンプ４２を省略できる。なお、第２実施形態において、循環流路３６の途中にポンプ４２を設け、ポンプ４２によって処理流路５４と循環流路３６における水２２の循環を実現してもよい。

なお、第１実施形態の構成と第２実施形態の構成を適宜組み合わせてもよい。例えば、第１実施形態において、容器１６の内部にジグザグ状の処理流路５４を形成してもよい。例えば、第２実施形態において、循環流路３６に流水殺菌装置２０を配置してもよい。この場合、空気清浄装置５０は、循環流路３６を流れる水に紫外光を照射する光源３４と、処理流路５４を流れる水に紫外光を照射する光源５６とを備えてもよい。

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

以下、本発明のいくつかの態様について説明する。

本発明の第１の態様は、吸気口と、水を貯留する容器と、前記吸気口から吸い込んだ空気を前記容器内の水中に微細気泡として出力するエアレーション装置と、前記容器内の水を紫外光を照射して殺菌する光源と、前記容器内の水を通過した空気を排気する排気口と、を備える空気清浄装置である。第１の態様によれば、吸気口から吸い込んだ空気を水中に微細気泡として出力することにより、空気に含まれる細菌やウイルスを水に捕集させて除去して浄化できる。また、細菌やウイルスが捕集された水を紫外光を照射して殺菌することにより、捕集された殺菌やウイルスを不活化できる。

本発明の第２の態様は、前記容器内の水を循環させる循環流路をさらに備える、第１の態様に記載の空気清浄装置である。容器内の水を循環させることにより、水に捕集された殺菌やウイルスをより効率的に不活化できる。

本発明の第３の態様は、前記光源は、前記循環流路を流れる水に紫外光を照射する、第２の態様に記載の空気清浄装置である。本発明の第３の態様によれば、循環流路を流れる水に紫外光を照射することにより、水に捕集された殺菌やウイルスをより効率的に不活化できる。

本発明の第４の態様は、吸気口から吸い込んだ空気を容器内の水中に微細気泡として出力することと、前記容器内の水を紫外光を照射して殺菌することと、前記容器内の水を通過した空気を排気口から排気することと、を備える空気清浄方法である。第４の態様によれば、吸気口から吸い込んだ空気を水中に微細気泡として出力することにより、空気に含まれる細菌やウイルスを水に捕集させて除去して浄化できる。また、細菌やウイルスが捕集された水を紫外光を照射して殺菌することにより、捕集された殺菌やウイルスを不活化できる。

本発明の第５の態様は、前記容器内の水を前記微細気泡の浮力によって循環させることをさらに備える、第４の態様に記載の空気清浄方法である。第５の態様によれば、容器内の水を循環させることにより、水に捕集された殺菌やウイルスをより効率的に不活化できる。また、微細気泡の浮力を用いて水を循環させることにより、水を循環させるためのポンプを設ける必要がなくなり、製造時および運転時のコストを低減できる。

１０…空気清浄装置、１２…吸気口、１４…排気口、１６…容器、１８…エアレーション装置、２２…水、２４…微細気泡、２６…エアポンプ、２８…ノズル、３２…リアクタ、３４…光源、３６…循環流路。

Claims

吸気口と、
水を貯留する容器と、
前記吸気口から吸い込んだ空気を前記容器内の水中に微細気泡として出力するエアレーション装置と、
前記容器内の水を紫外光を照射して殺菌する光源と、
前記容器内の水を通過した空気を排気する排気口と、を備える空気清浄装置。
前記容器内の水を循環させる循環流路をさらに備える、請求項１に記載の空気清浄装置。
前記光源は、前記循環流路を流れる水に紫外光を照射する、請求項２に記載の空気清浄装置。
吸気口から吸い込んだ空気を容器内の水中に微細気泡として出力することと、
前記容器内の水を紫外光を照射して殺菌することと、
前記容器内の水を通過した空気を排気口から排気することと、を備える空気清浄方法。
前記容器内の水を前記微細気泡の浮力によって循環させることをさらに備える、請求項４に記載の空気清浄方法。