JP3770784B2

JP3770784B2 - 空気清浄機

Info

Publication number: JP3770784B2
Application number: JP2000268789A
Authority: JP
Inventors: 康堅竹田; 卓小浜; 美徳世古口; 守守川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2000-09-05
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2020-09-05
Also published as: JP2002078788A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、独立して、また空気調和機の一部をなす空気清浄ユニットとして用いられる空気清浄機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
室内の空気は、塵埃、タバコの煙、呼吸と共に排出される二酸化炭素等、様々な物質で汚染されている。近年では住宅の高気密化が進んだこともあり、汚染物質が室内に留まりやすいので、積極的に換気を行う必要があるが、大気汚染のひどい地域にある家屋、また花粉症のメンバーをかかえる家庭やオフィスでは、窓を開けて換気するということが思うにまかせないことが多い。そこで、空気清浄機や空気清浄機能付き空気調和機が使用される。室内空気の浄化方法としては、フィルターや電気集塵装置で塵埃を捕集する、活性炭で汚染物質を吸着するといったものが一般的である。
【０００３】
空気中にはイオンが存在する。その中でもマイナスイオンには人をリラックスさせる効果が認められている。しかしながらマイナスイオンは特定の物質と結びつくと減少する。例えばタバコの煙が存在すると、マイナスイオンは通常の１／２〜１／５程度にまで減少することがあった。そこで、空気中のマイナスイオンを補給するため、イオン発生機が開発され、市販されている。ところで従来のイオン発生機は直流高電圧方式でマイナスイオンのみを発生させるものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記イオン発生機の使用により、空気中のイオン分布においてマイナスイオンの量が増え、人をリラックスさせる空気へと改質される。しかしながらマイナスイオンは、空気中に浮遊する細菌を積極的に除去することについてはほとんど効果が認められていない。
【０００５】
この点に関し、本発明者らが鋭意研究を進めた結果、マイナスイオンとプラスイオンの双方を同時に発生させ、空気中に送出することにより、空気中の浮遊細菌を除去できることを見出した。
【０００６】
そこで本発明では、室内空気を循環する送風機を備えた空気清浄機に、マイナスイオンとプラスイオンを同時に発生させるイオン発生装置を搭載し、空気中の浮遊細菌の除去が可能な空気清浄機とすることを目的とする。
【０００７】
また、マイナスイオンとプラスイオンの同時発生に伴い副次的に発生するオゾンを抑制できる空気清浄機を提供することを目的とする。さらに、空気中の塵埃除去を行うフィルターを併用することにより、また空気の脱臭を行うフィルターを併用することにより、空気清浄機としての機能を一層高めることを目的とする。また、空気通路の工夫により、イオン発生装置への空気の流れを常に適量確保し、適切なイオン濃度でのイオン送出が行われるようにすることを目的とする。さらに、かかる空気清浄機の使い勝手の向上を目指すものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、室内空気を循環する送風機を備えたものにおいて、誘電体と、この誘電体を挟んで対向する高圧電極と接地電極とを有し、この高圧電極と接地電極に交流電圧を印加することによりプラスイオンとマイナスイオンを同時に発生するイオン発生装置を空気清浄機に搭載し、送風機の下流側に空気通路の分岐部を設け、分岐した一方の通路に、プラスイオンとしてＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_nと、マイナスイオンとしてＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nとを発生させ、空気中に浮遊する浮遊細菌を除去するイオン発生装置を設け、前記分岐した一方の通路と他方の通路とから空気を吹き出すこととした。
【０００９】
このように誘電体を挟んで対向する電極間に交流電圧を印加すると、大気中で放電等の電離現象が起こり、プラスイオンとマイナスイオンが同時に発生する。
【００１０】
このとき、プラスイオンとしてはＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_n、マイナスイオンとしてはＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nが最も安定して発生する。これらプラスイオンとマイナスイオンは、単独では空気中の浮遊細菌に対し格別な滅菌効果はない。しかし、これらのイオンが同時に発生すると、化学反応によって活性種である過酸化水素Ｈ₂Ｏ₂または水酸化ラジカル（・ＯＨ）が生成する。このＨ₂Ｏ₂または（・ＯＨ）は極めて強力な活性を示すため、これらを空気中に送出することにより、浮遊細菌を除去できる。
また、送風機の下流側に空気通路の分岐部を設けたことにより、イオン発生装置に流れる空気の量が常に一定となる。
【００１５】
また本発明では、前記分岐部に、イオン発生装置が設けられた通路への空気の流量を調節する手段を設けた。これにより、空気の流量の多寡、あるいは流量配分の調節が可能となり、イオン発生装置からのイオン送出を適切に実行できる。
【００１６】
また本発明では、前記イオン発生装置の近傍に発光部を設け、イオン発生装置と連動して発光を制御することとした。これにより、光を通じてイオン発生装置の運転状況を確認することが可能になる。
【００１７】
また本発明では、前記イオン発生装置の前方に、イオン発生装置を視認できる視認窓を設けた。これにより、塵埃堆積状況の点検等、イオン発生装置に関わる種々の点検を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図に基づき本発明の一実施形態を説明する。この実施形態は、独立した機器としての空気清浄機１を示すものである。空気清浄機１は、外観部品として、本体外殻部を構成する本体ケース１０、床の上で本体ケース１０を支えるベース１１、本体ケース１０の正面に間隔を置いて取り付けられた前パネル１２を有する。前パネル１２は、縦長のスリットを複数個以上横に並べた形の吸込口１３を中央に有する。空気はこの吸込口１３から吸い込まれるだけではなく、前パネル１２と本体ケース１０との隙間に構成される側面吸込口１４を通じ、前パネル１２の四方からも吸い込まれる。
【００２０】
本体ケース１０の背面の上部には、図２に見られるように、主吹出口１５と副吹出口１６が形設される。主吹出口１５、副吹出口１６とも、縦長のスリットを複数個横に並べた形のものである。１７は把手部、１８は別体の壁取付金具（図示せず）等を使って空気清浄機１を壁に掛けるための壁掛け穴である。
【００２１】
本体ケース１０の中の主な構成要素の配置と、空気の流れの概要とを、図４に模型的に示す。２０はフィルター部、３０は送風機、４０はイオン発生装置である。送風機３０を駆動すると、吸込口１３及び側面吸込口１４から空気が吸い込まれ、フィルター部２０を経て送風機３０へと吸い込まれる。送風機３０の下流において、空気通路は２つに分岐する。分岐した一方は主吹出口１５に通じる主通路５５となり、もう一方は副吹出口１６に通じるバイパス通路５６となる。
【００２２】
送風機３０を出た空気は、大部分は主吹出口１５から吹き出され、残りの一部は副吹出口１６から吹き出される。副吹出口１６へと続くバイパス通路５６の途中にイオン発生装置４０があり、イオン発生装置４０で生成したプラスイオンとマイナスイオンが空気中に送出される。
【００２３】
主通路５５とバイパス通路５６の分岐部５７には、空気の流量を調節する手段を設ける。空気流量調節手段は、例えば、図７に示すダンパ５８をもって構成する。ダンパ５８は手動あるいは電動で開閉度を調節できるようにする。ダンパ５８は、単一のものを主通路５５とバイパス通路５６とに共用し、一方の通路の開度を大にすれば他方の開度が小となるように構成しても良く、あるいは主通路５５とバイパス通路５６の両方に各々独立したダンパを設ける構成としても良い。このような空気流量調節手段があれば、全体としての空気流量の多寡を調節したり、あるいは主通路５５とバイパス通路５６との流量の割合をどうするかといった流量配分の調節が可能となり、イオン発生装置４０からのイオン発生を風量に関係なく常にほぼ一定の濃度とすることができる。
【００２４】
フィルター部２０の構成につき説明する。フィルター部２０は３種類のフィルターにより構成される。すなわち図３に示すように、前方側からプレフィルター２１、脱臭フィルター２２、集塵フィルター２３である。プレフィルター２１はポリプロピレンからなり、吸引された空気の中から大きめの塵埃を捕集する。脱臭フィルター２２は長方形の枠にポリエステル製の不織布を取り付け、その上に活性炭を均一に分散配置し、その上から更にポリエステル製の不織布をかぶせた、３層構造をなし、空気中の臭い成分であるアセトアルデヒド、アンモニア、酢酸等を吸着する。集塵フィルター２３はいわゆるＨＥＰＡフィルターであって、ポリエステル／ビニロン系不織布からなる骨材に電石加工したメルトブロー不織布（商品名「トレミクロン」：東レ株式会社製）を合わせて濾材とし、これを折り畳んだ上、その上下面にハイドロキシアパタイト加工した不織布からなる抗菌シートを重ねて熱圧着し、ホットメルト付き不織布からなる枠を溶着したもので、微細な塵埃を捕集する。
【００２５】
本体ケース１０の正面には長方形の凹部２４が設けられ、この中に上記３種類のフィルターが収納される。凹部２４の奥の壁には、送風機３０へと続く通風口２５が形設される（図５）。
【００２６】
送風機３０の構造を図６に基づき説明する。３１はファン、３２はこれを回転させるモータである。ファン３１として、図ではターボファンを採用しているが、ファンの種類はこれに限定されない。プロペラファンを採用することも、クロスフローファンを採用することも可能である。図のターボファンの場合、ファン径に比較して厚さを大きくとり、回転数を下げて騒音レベルを下げる工夫がなされている。モータ３２は制御性を重視し、直流モータとしている。
【００２７】
ファン３１を出た空気は上方へと進み、大部分は主吹出口１５から排出されるが、残りの一部はバイパス通路５６に入る。バイパス通路５６は副吹出口１６を終端とするものであるが、そこへ至るまでの間にイオン発生装置４０が配置されている。続いて図８に基づきイオン発生装置４０の構造を説明する。
【００２８】
イオン発生装置４０は、誘電体と、この誘電体を挟んで対向する高圧電極と接地電極を構成の柱とする。図の実施形態では、両端の開いた円筒形のガラス管（ネオセラム：外径２０mm）４１をもって誘電体としている。誘電体の材質はこれに限定されるものではなく、絶縁性を有するものであれば何でも良い。また形状にも限定はない。この実施形態のように誘電体を円筒形状にした場合、外径が大きいほど、また肉厚が薄いほど誘電体の静電容量が大きくなり、イオンが発生しやすくなるが、同時にオゾンの発生も増加するところから、イオンとオゾンのバランスを考えて寸法を決定しなければならない。実験の結果によれば、ガラス管の外径は２０mm以下、肉厚は１．６mm以下といった数値が推奨される。
【００２９】
ガラス管４１の内外には、いずれもステンレスの平織り金網を円筒形に丸めた形の高圧電極４２と接地電極４３を配置する。高圧電極４２にはＳＵＳ３１６またはＳＵＳ３０４のステンレス鋼線を平織りした４０メッシュの金網を使用している。接地電極４３には同じくＳＵＳ３１６またはＳＵＳ３０４のステンレス鋼線を平織りした１６メッシュの金網を使用している。イオン発生効率を上げるため、高圧電極４２と接地電極４３はガラス管４１に密着させる。
【００３０】
ガラス管４１の両端は絶縁体のキャップ４４、４５で閉ざす。キャップ４４、４５の材質に特に限定はないが、嵌合のし易さと密封性を考えればゴムのような弾性体が望ましい。オゾンに対する耐性の見地からは、ＥＰＤＭの使用が好ましい。キャップ４４、４５の中心には薄い膜状部分で覆われた穴があり、必要なときにはこの膜状部分を突き破って物を挿入できるようになっている。この実施形態では、キャップ４４の穴にリード線４６が通され、ガラス管４１の内部で高圧電極４２に接続している。キャップ４４、４５は、図９に示すように、ガラス管４１を本体ケース１０の内部に固定するためにも用いられる。
【００３１】
接地電極４３にも高圧電極４２と同様にリード線（図示せず）が接続する。高圧電極４２と接地電極４３に接続するリード線としては、特に限定はなく一般に市販されているものを使用できるが、オゾンに対する耐性の面からは、ステンレス鋼線をポリフッ化エチレン系樹脂で被覆したものが好ましい。
【００３２】
図６に５０で示すのはイオン発生装置４０の下流側に配置されるオゾン抑制装置である。これは、交流電圧を電極に印加することによってイオンを発生させる場合、不可避的に発生するオゾンを除去するためのものである。オゾンは通常でも徐々に酸素に分解するが、オゾン分解触媒が存在すると分解が一層促進される。そこで、オゾン分解触媒を金網の表面に付着させたものをオゾン抑制装置５０として用意する。オゾン分解触媒としては、二酸化マンガン、白金、二酸化鉛、酸化銅（II）、ニッケルといった公知のものを使用できる。
【００３３】
オゾン分解触媒を金網に担持させるには、バインダー物質の中にオゾン分解触媒を分散させ、これをディップ、スピン、スプレーといったコーティング手段により金網表面に付着させれば良い。オゾン分解触媒の担持量については、発生するオゾンの量などから適宜決定する。
【００３４】
独立したオゾン抑制装置を用意するのではなく、イオン発生装置４０そのものにオゾン抑制機能を付与することも可能である。この場合には、ガラス管４１、高圧電極４２、接地電極４３の少なくとも１つにオゾン分解触媒を担持させる。
【００３５】
図６と図９に６０で示すのはイオン発生装置４０の近傍に設けた発光部である。この発光部６０は、イオン発生装置４０を駆動した時、発光素子の発する青や緑といった色の光でイオン発生装置４０を照らすものである。これにより、イオン発生装置４０の駆動と連動し、運転状態が明確化されるので使い勝手が向上する。
【００３６】
図１に示すように、前パネル１２は本体ケース１０の正面にあってフィルター部２０を収容する凹部２４よりやや大きく、僅かに凸状に湾曲した形状をしており、前方から見て、フィルター部２０を覆い隠すように配設されている。
【００３７】
本体ケース１０の正面には装飾カバー１９を重ねる。装飾カバー１９は透明のプラスチックにより成形し、その裏面に薄く塗装の膜を施して、全体として清澄感のある色調に仕上げる。これにより、空気清浄機１の健康商品としてのイメージが強調される。塗装の色調としては、シルバーメタリック調で清澄感が強調される色目を採用している。塗装の代わりにシルクスクリーン印刷を採用しても構わない。
【００３８】
本体ケース１０正面の上方右側には、イオン発生装置４０を本体外から視認するための視認窓７０を配設している。視認窓７０の配設される本体ケース１０の正面部は、図９に示すように、外殻７１と装飾カバー１９により二重構造になっている。
【００３９】
本体ケース１０の外殻７１は不透明の合成樹脂により形成され、楕円形の穴７２が設けられている。外殻７１の外側には前述の如く透明の合成樹脂により形成された装飾カバー１９が重ねられる。装飾カバー１９の裏面には前述のように塗装あるいはシルクスクリーン印刷による膜７３が形成されているが、穴７２に対向する部分には膜７３がなく、透明のままとなっており、これが視認窓７０を構成する。この透明な視認窓７０からイオン発生装置４０を確認することができる。穴７２は装飾カバー１９で覆われているので、ここから指が入り込んでイオン発生装置４０に触れるようなことがなく、安全である。この視認窓７０を通じ、塵埃の堆積状況の点検等、イオン発生装置４０に関わる種々の点検を行うことができる。
【００４０】
８０は視認窓７０の横に設けられた操作パネル部で、運転の入／切や運転モードを切り換えるためのスイッチが設けられている。
【００４１】
次に空気清浄機１の動作と機能を説明する。空気清浄機１を運転すると、モータ３２によりファン３１が回転し、前パネル１２の吸込口１３と側面吸込口１４から室内空気が吸い込まれる。吸い込まれた空気はプレフィルター２１で大きめの塵埃を捕集され、続いて脱臭フィルター２２でアセトアルデヒド、アンモニア、酢酸等の臭い成分を吸着される。脱臭フィルター２２を通り抜けた空気は、集塵フィルター２３で更に細かい塵埃まで捕集され、臭いや塵埃のない清浄な空気となって主吹出口１５から室内に放出される。
【００４２】
ファン３１を出た空気は、全てが主吹出口１５から出ることはなく、一部はバイパス通路５６に入り込み、イオン発生装置４０へと向かう。イオン発生装置４０においては、高圧電極４２と接地電極４３の間に約１．７５Kvの交流電圧が印加されており、誘電体であるガラス管４１の外側でプラスイオンとマイナスイオンを同時に発生する。この時のプラスイオン、マイナスイオン濃度は約２万個／CCであり、オゾン濃度は０．０１ＰＰＭ以下である。プラスイオンとしてはＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_n、マイナスイオンとしてはＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nが最も安定して生成される。
【００４３】
プラスイオン単独、あるいはマイナスイオン単独では、空気中に浮遊する細菌に対し格別な効果はない。プラスイオンとマイナスイオンが化学反応を起こし、活性種である過酸化水素水Ｈ₂Ｏ₂または水酸化ラジカル（・ＯＨ）が発生する。この過酸化水素Ｈ₂Ｏ₂または水酸化ラジカル（・ＯＨ）は強力な活性を有し、これでもってを空気中の浮遊細菌を除菌する。図１１に結果を示す実験例では、運転を開始してから２時間後に８６％、４時間後に９３％、２０時間後に９９％の真菌を除去することができる。
【００４４】
イオン発生装置４０がイオンを発生している間、発光部６０がイオン発生装置４０を照らし、これを窓７０の外から視認することができる。発光部６０をガラス管４１の中に入れ、イオン発生装置４０が内側から発光しているように見せることもできる。また電界に感応する特殊な塗料をガラス管４１に塗り、高圧電極４２と接地電極４３に交流高電圧をかけている時とかけていない時とで塗料の色すなわちガラス管４１の色が変化するようにしておいても良い。
【００４５】
さて、イオン発生装置４０はプラスイオンとマイナスイオンを発生するが、オゾンも同時に発生する。オゾンは人体に影響を与えるものであり、空気中の量が増加することは好ましくないので、オゾン濃度は極力小さくする必要がある。このため、金網にオゾン分解触媒を担持させたオゾン抑制装置５０がイオン発生装置４０の下流側に配置されているのであり、オゾンを含んだ空気がオゾン抑制装置５０を通過する際、オゾンが分解される。副吹出口１６から排出される空気のオゾン濃度は日本産業衛生協会の基準値の１０分の１以下に低減することができる。これにより、塵埃を捕集し、さらに脱臭された空気にプラスイオンとマイナスイオンが乗って、室内の空気中の浮遊細菌を除去することができる。
【００４６】
以上、本発明の一実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、独立した空気清浄機でなく、空気調和機に組み入れる形の実施形態とすることも可能である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明では、室内空気を循環する送風機を備えた空気清浄機に、誘電体を挟んで対向する高圧電極と接地電極に交流電圧を印加することによりプラスイオンとマイナスイオンを同時に発生して空気中の浮遊細菌を除去するイオン発生装置を設けた。これにより、除菌効果のあるプラスイオンとマイナスイオンを室内中に行き渡らせることができる。
【００４９】
またイオン発生装置に空気を送るにあたっては、送風機の下流側に空気通路の分岐部を設け、分岐した一方の通路にイオン発生装置を配置し、さらに、分岐部に空気の流量を調節する手段を設けることにより、空気の量の多寡や量の配分の調節が可能となり、イオン発生装置からのイオンの発生量が風量に関係せず、ほぼ一定の濃度のイオンを発生させることができる。
【００５０】
また本発明では、イオン発生装置の近傍に発光部を設け、発光をイオン発生装置と連動して制御することから、イオン発生装置の運転状況を確認でき、使用性が向上する。イオン発生装置を視認できる視認窓がイオン発生装置の前方にあるので、本体外からイオン発生装置を点検確認できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である空気清浄機の正面斜視図
【図２】同上空気清浄機の背面斜視図
【図３】同上の空気清浄機における装飾パネルと各フィルターの配置状況を示す分解斜視図
【図４】空気清浄機内部の空気の流れを説明する概略図
【図５】図１と同様の正面斜視図にして、装飾パネルとフィルター部を取り除いた状態のもの
【図６】空気清浄機の垂直断面図
【図７】空気清浄機内部の部分斜視図
【図８】イオン発生装置の断面図
【図９】イオン発生装置配置部の部分水平断面図
【図１０】空気中の浮遊細菌の除去データを示す図
【符号の説明】
１空気清浄機
１０本体ケース
１１ベース
１２前パネル
１３正面吸込口
１４側面吸込口
１５主吹出口
１６副吹出口
１９装飾カバー
２０フィルター部
２１プレフィルター
２２脱臭フィルター
２３集塵フィルター
３０送風機
３１ファン
３２モータ
４０イオン発生装置
４１ガラス管（誘電体）
４２高圧電極
４３接地電極
５０オゾン抑制装置
５５主通路
５６バイパス通路
５７分岐部
５８ダンパ（空気流量調節手段）
６０発光部
７０視認窓
８０操作パネル

Claims

室内空気を循環する送風機を備えた空気清浄機において、
誘電体と、この誘電体を挟んで対向する高圧電極と接地電極とを有し、
この高圧電極と接地電極間に交流電圧を印加することによりプラスイオンとマイナスイオンを同時に発生するイオン発生装置を具備し、
前記送風機の下流側に空気通路の分岐部を設け、分岐した一方の通路に、プラスイオンとしてＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_nと、マイナスイオンとしてＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nとを発生させ、空気中に浮遊する浮遊細菌を除去するイオン発生装置を設け、前記分岐した一方の通路と他方の通路とから空気を吹き出すことを特徴とする空気清浄機。
前記分岐部に、イオン発生装置が設けられた通路への空気の流量を調節する手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
前記イオン発生装置の近傍に発光部を設け、イオン発生装置と連動して発光を制御することを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
前記イオン発生装置の前方に、イオン発生装置を視認できる視認窓を備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。