JP4352968B2

JP4352968B2 - 空気清浄機

Info

Publication number: JP4352968B2
Application number: JP2004098959A
Authority: JP
Inventors: 純稲垣
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: JP2005278978A

Description

本発明は、ダニや花粉などの浮遊アレルゲン物質を低減し、長期間の使用が可能となる空気清浄機に関するものである。

居室空間におけるダニ・花粉・ペットの皮脂や代謝物・カビ等の浮遊アレルゲン物質の吸入はアレルギー発症と密接な関わりをもっているといわれており、その対策が求められている。家庭用の空気清浄機は、これらのアレルゲン物質を本体内に吸い込み、ろ過捕集することによって空気を浄化できると考えられる。空気清浄機内に捕集されたアレルゲンの処理方法としては、薬剤を作用させる方法や高温による物理的な変性方法が提案されている。

たとえば、下記の特許文献１に記載の空気浄化機能付電気暖房機は、放電装置とヒーターと触媒から構成されてなるものであり、放電によって帯電した浮遊有害物質をヒーター面に捕集して除去するものである。

また、下記の特許文献２に記載のアレルゲン不活性フィルターは、アレルゲンを捕集する不織布とステンレス製の面発熱体と電熱ヒーターからなるものであり、不織布で捕集したアレルゲンを加熱して処理するものである。

また、下記の特許文献３に記載の抗アレルゲンフィルターは、抗アレルゲン剤をフィルターに添着させてなるものであり、フィルターで捕集したアレルゲンを抗アレルゲン剤で不活化するものである。
特開平４−３０９７５１号公報特開２００３−３３６１２号公報特開２０００−５５３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の放電装置とヒーターと触媒から構成される空気浄化機能付電気暖房機は、放電装置を常に通電しなければ塵埃をヒーターに捕集できないという課題があり、より少ないエネルギーで塵埃を捕集することが要求されている。

また、下記の特許文献２に記載のアレルゲンを捕集する不織布とステンレス製の面発熱体と電熱ヒーターからなるアレルゲン不活性フィルターは、フィルターの目の粗さに対応した粗大なアレルゲン物質しか処理することができないため、浮遊しやすい微細なアレルゲンには効果が発揮されにくいという課題があった。フィルターの目を細かくして物理的な衝突確率を上げれば微細なアレルゲンまで捕集することができるが、同時にフィルターの圧力損失が増大して装置が大型化したり、騒音が発生するという課題があった。

また、特許文献３に記載の抗アレルゲン剤をフィルターに添着させてなる抗アレルゲンフィルターは、長期間使用するとアレルゲンが堆積し、再利用できないという課題があり、再利用が可能なフィルターの再生方法が要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ダニや花粉などの浮遊アレルゲン物質を低減し、長期間の使用が可能となる空気清浄機を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための本発明の空気清浄機は、請求項１記載の通り、通風路を有する本体と、前記通風路内に設けられた流体輸送手段と、空気中の塵埃を捕集する集塵手段と、前記集塵手段に捕集した塵埃を加熱する加熱手段を有する空気清浄機において、前記集塵手段がシリカゲルとベントナイトで構成されるアレルゲン吸着剤を含むことを特徴としたものである。

また、請求項２記載の空気清浄機は、集塵手段が耐熱性の素材で構成されていることを特徴としたものである。

また、請求項３記載の空気清浄機は、集塵手段が多孔体形状に成形されていることを特徴としたものである。

また、請求項４記載の空気清浄機は、集塵手段の表面温度を１１０℃から６００℃の温度範囲に加熱することを特徴としたものである。

また、請求項５記載の空気清浄機は、加熱手段がヒーターであることを特徴としたものである。

また、請求項６記載の空気清浄機は、加熱手段を間欠的に加熱することを特徴としたものである。

また、請求項７記載の空気清浄機は、集塵手段を移動自在とし、流体輸送手段に熱が伝わらない位置に集塵手段を移動させた後、加熱することを特徴としたものである。

また、請求項８記載の空気清浄機は、集塵手段を加熱手段近傍に移動する駆動手段を有することを特徴としたものである。

また、請求項９記載の空気清浄機は、集塵手段を回転させる駆動手段を備え、集塵手段が連続的もしくは断続的に入れ替わるように駆動手段を動かして加熱手段で加熱することを特徴としたものである。

また、請求項１０記載の空気清浄機は、空気清浄機の運転を停止する場合に、加熱手段を停止させた後に流体輸送手段を停止する制御手段を設けたことを特徴としたものである。

また、請求項１１記載の空気清浄機は、吸込口と吹出口を備え、流体輸送手段によって前記吸込口から通風路内に吸い込まれて集塵手段によって塵埃を除かれた空気は前記吹出口から排気され、前記集塵手段に通風する第２の通風路と第２の通風路内に設置される加熱手段と第２の流体輸送手段を有し、第２の吸込口と第２の吹出口と前記集塵手段を移動させる駆動手段を備え、前記第２の吸込口から前記第２の流体輸送手段によって前記第２の通風路に吸い込まれた空気は、前記駆動手段によって移動された前記集塵手段が前記加熱手段により加熱されることにより発生したガスと水蒸気をともなって、前記第２の通風路の前記第２の吹出口から排出されるようにしたことを特徴としたものである。

また、請求項１２記載の空気清浄機は、通風路の吸込口と吹出口が室内に配置され、第２の通風路の吹出口が室外に配置されたことを特徴としたものである。

本発明によれば、ダニや花粉などの浮遊アレルゲン物質を低減し、長期間の使用が可能となる空気清浄機を提供することができる。

本発明の空気清浄機は、通風路を有する本体と、前記通風路内に設けられた流体輸送手段と、空気中の塵埃を捕集する集塵手段と、前記集塵手段に捕集した塵埃を加熱する加熱手段を有する空気清浄機において、前記集塵手段が吸湿性の無機材料であるシリカゲルと粘土鉱物であるベントナイトで構成されるアレルゲン吸着剤を含むことを特徴としたものである。浮遊している塵埃は、流体輸送手段で通風路内に吸い込まれ、集塵手段に捕集される。

塵埃中に含まれているダニ・花粉・ペットの皮脂や代謝物・カビ等のアレルゲン性を有する蛋白質は、水に溶ける性質がある。集塵手段に吸湿性の無機材料を含むことにより、集塵手段の目の粗さに対応した粗大なアレルゲン物質のみならず、水に溶解しやすい微細なアレルゲンも水蒸気と共に吸水性の無機材料によって効率的に捕集される。また、集塵手段に含まれている粘土鉱物が捕集されたアレルゲンを吸着するため、吸湿性の無機材料のみの場合と比べて集塵手段のアレルゲン保持容量を増やすことができる。また、集塵手段表面に水を保持することができるため、捕集した粗大なアレルゲンも溶解して粘土鉱物に吸着することができ、物理的な衝撃が集塵手段に加わって捕集したアレルゲンが脱離することを防ぐことができる。

粘土鉱物としては、ベントナイト、モンモリロナイト、サポナイトなどのスメクタイト粘土類や、カオリン、タルク、セリサイト、雲母などが挙げられる。

吸湿性の無機材料としては、シリカゲル、ゼオライトなどの合成および天然鉱物、チリウム・カリウム・ナトリウムなどアルカリ金属の炭酸塩・硝酸塩・酸化物・塩化物、カルシウム・マグネシウムなどアルカリ土類金属の炭酸塩・硝酸塩・酸化物・塩化物、アルミニウムや亜鉛の硫酸塩などが挙げられ、吸水性を持つ無機材料であればなんら限定されるものではない。

流体輸送手段は、通風路内に塵埃を含む空気や水を吸い込み、排出できるものであれば特に限定されるものではなく、シロッコ、ターボ、クロスフローなどの送風ファンや減圧ポンプ、放電によるイオン風などが利用できる。

本発明の集塵手段は、金属触媒および金属酸化物触媒を含んでいても良い。金属触媒としてはＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇなどが挙げられる。金属酸化物触媒としては、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉの酸化物などが挙げられる。

本発明の集塵手段は、上記記載の粘土鉱物と吸湿性の無機材料を、ガラス・ケイ酸マグネシウム・アルミナなどのセラミック材料や、鉄・ステンレス・アルミニウム・銅・チタンなどの金属あるいは合金に担持して使用することができる。１１０から６００℃の温度に対して、成分の燃焼やガスの発生、素材の変形など使用上の妨げにならなければ樹脂や有機成分を含んでいても何ら問題はない。集塵手段は粒状・ペレット状・繊維状・網状・板状・スポンジ状・ハニカム状・スリット状など任意の形状にフィルター加工して使用することができ、塵埃を含む空気や水が流通できる形状であればなんら限定するものではない。

また、本発明の空気清浄機は、集塵手段の表面温度を１１０℃から６００℃の温度範囲に加熱することを特徴とするものであり、加熱にはヒーター、高温の空気・ガスなどあらゆる熱源が利用できる。加熱にヒーターを用いて集塵手段近傍に設置すれば、温風による加熱効果に加えて輻射熱による効果も得ることができ、素早く集塵手段を加熱することができる。集塵手段と加熱手段を一体化しても良く、導電性金属に上記無機材料と粘土鉱物を担持した場合には、直接通電する方法やIHヒーターで加熱する方法が利用でき、集塵手段表面を素早く温度上昇させることができる。

ダニ・花粉・ペットの皮脂や代謝物・カビ等のアレルゲン性を有する蛋白質は、３００℃から５００℃に加熱すれば燃焼し分解することができ、さらに効率的に加熱するには３５０℃から４５０℃の温度範囲が好ましい。６００℃以上の温度に加熱すると吸水性の無機材料の物性が変化し、吸水性が低下する恐れがあるため好ましくない。

また、アレルゲンは燃焼によって酢酸、ホルムアルデヒド、トルエン等の臭気や一酸化炭素、炭化水素類などの有害燃焼ガスを発生することがある。家庭内の電化製品など燃焼ガスの排気ができない用途においては、アレルゲンを捕集したフィルターの表面温度を１１０℃から３００℃に加熱することにより、有害燃焼ガスの発生を抑制しながらアレルゲンの活性を低下させることができ、さらに効率的に加熱するには２００℃から３００℃の温度範囲が好ましい。この際、上記金属触媒および／または金属酸化物触媒を含む場合には、より温度の低い状態でアレルゲンの活性を低下させることができる。

また、本発明の加熱手段は、常時上記の温度範囲に加熱されている必要はなく、集塵手段に塵埃がたまった時に間欠的に加熱する方法をとることにより、エネルギー消費を抑えることができる。

また、本発明の空気清浄機は、集塵手段を移動自在とし、集塵手段を加熱手段近傍に移動させて再生加熱してもよい。ここで近傍とは、集塵手段を加熱するために十分な間隔であればよい。塵埃が通過する通風路の外に加熱手段を設けることにより、通風路内に加熱手段を設置することによる通風抵抗の上昇を抑制することができる。さらに、通風路全体および流体輸送手段を耐熱構造にする必要がないという効果が得られる。また、使用者自身が集塵手段を移動する方法とすれば、使用者の都合にあわせて任意の時間に集塵手段の再生を行うことができる。

集塵手段を再生する際には駆動手段を用いて加熱手段近傍に移動してもよい。駆動手段は、集塵手段を任意の位置に移動できればなんら限定されるものではなく、モーター、ばね、磁石などを利用する方法が挙げられる。

また、本発明の空気清浄機は、集塵手段を回転させる駆動手段を備え、集塵手段が連続的もしくは断続的に入れ替わるように駆動手段を動かして加熱手段で加熱することを特徴とするものである。回転させることにより、集塵手段よりも小さな加熱手段で集塵手段全体を加熱することができる。また、集塵手段を通風路を通過する塵埃を捕集する集塵部と、加熱して捕集した塵埃中のアレルゲンの活性を低下させる再生部からなる構成とすることにより、捕集と再生を連続的に行うことができ、長期間の連続使用が可能な空気清浄機を得ることができる。

また、空気清浄機の運転を停止する場合に、加熱手段を停止させた後に流体輸送手段を停止する制御手段を設けることにより、加熱手段が必要以上に温度上昇することを防ぐとともに、集塵手段の一部だけが連続的に加熱されることを防ぐという効果を得ることができる。

また、本発明の空気清浄機は、吸込口と吹出口を備え、流体輸送手段によって前記吸込口から通風路内に吸い込まれて集塵手段によって塵埃を除かれた空気は前記吹出口から排気され、前記集塵手段に通風する第２の通風路と第２の通風路内に設置される加熱手段と第２の流体輸送手段を有し、第２の吸込口と第２の吹出口と前記集塵手段を移動させる駆動手段を備え、前記第２の吸込口から前記第２の流体輸送手段によって前記第２の通風路に吸い込まれた空気は、前記駆動手段によって移動された前記集塵手段が前記加熱手段により加熱されることにより発生したガスと水蒸気をともなって、前記第２の通風路の前記第２の吹出口から排出されるようにしたことを特徴としたものである。加熱によって集塵手段から発生したガスや水蒸気は第２の通風路から排出されるため、塵埃が通過する通風路の吹出口に混入することなく清浄な空気を提供することができる。また、加熱手段によって温度上昇した空気が上記通風路の吹出口に流れることがないという効果を得ることができる。

以下、本発明を実施例にて詳細に説明するが、本発明は、以下の記載に何ら限定して解釈されるものではない。

（実施例１）
図１に実施例１の空気清浄機の概略断面図を示す。図１において、空気中に浮遊するダニ・花粉・ペットの皮脂や代謝物・カビ等のアレルゲン性を有する蛋白質を含む塵埃は、流体輸送手段３によって吸込口５から通風路１内に吸い込まれて集塵手段２によって捕集され、塵埃を除かれた空気は吹出口６から排気される。このとき、集塵手段２には吸湿性の無機材料と粘土鉱物で構成されるアレルゲン吸着剤が含まれているため、物理的に衝突捕集される粗大なアレルゲンだけでなく、水蒸気に溶け込んだ微細なアレルゲンまで集塵手段に捕集される。捕集されたアレルゲンは加熱手段４によって集塵手段２の表面で加熱されてアレルゲンとしての活性を失うため、長期にわたって効率よくアレルゲンを捕集することができる。加熱手段４は常に加熱しておく必要はなく、集塵手段のアレルゲン捕集能力が低下し始めた時に間欠的に運転すればよい。空気清浄機の運転を停止する場合に、加熱手段４を停止させた後に流体輸送手段３を停止する制御手段を設けることにより、加熱手段周囲の機器の損傷を防止できるとともに、安全性が確保される。

（実施例２）
アレルゲンの供給源として、一般家庭の掃除機ごみから採取した微細塵（１００メッシュのふるいを通過したごみ）に含まれるダニアレルゲンを利用した。微細塵６０ｍｇを加えた水溶液１０ｍｌに、表１の無機材料３０ｍｇを加えた。２４時間後の水溶液中のダニアレルゲン濃度をアレルゲン検出キット（ＬＣＤアレルギー研究所社製）を用いて定量した。表１の結果から明らかなように、粘土鉱物であるベントナイトは優れたアレルゲン吸着性能を有していることがわかる。

（実施例３）
吸湿性の無機材料と粘土鉱物からなる材料を表２の組成で混合した。上記微細塵０．０４ｇを表２の材料組成物に加え、乳鉢でよく混合粉砕した後、恒温恒湿槽に入れた。２４時間後に評価サンプルのダニアレルゲン量を、アレルゲン検出キット（アサヒフードアンドヘルスケア社製、ダニスキャン）を用いて比較した。ここでＣは試験成立の有無を表す判定線、Ｔはアレルゲン量を表す判定線であり、ＣとＴの色の濃さを比較することにより、アレルゲン濃度が測定できる。表２の結果から明らかなように、粘土鉱物であるベントナイトは単独でも優れたアレルゲン吸着効果を示すが、湿度が６０％の場合には吸湿性の無機材料であるシリカゲルと混合した組成Ｆのほうが良い性能を示すことが分かる。なお、組成Ｆの吸湿量は湿度が低下しても１０ｗｔ％以上を確保していた。

（実施例４）
上記微細塵０．２ｇをセラミックス製のるつぼにいれ、各温度で１時間焼成した。焼成後のサンプル５ｍｇを加えた水溶液１ｍｌを２４時間放置し、水溶液中のダニアレルゲン濃度を実施例１と同様の方法で測定した。結果を表３に示す。ダニアレルゲンの活性は１００℃を超えた温度で徐々に低下し、２００℃で９５％以上の活性を失うことがわかった。

一方、アレルゲン（ダニの代謝物）の熱重量変化を調べた結果、１００℃付近で水分の蒸発に伴い約１０％の重量低下が見られ、その後３００℃から燃焼に伴う重量変化がおこり５００℃で完全に焼失した。これらのことから、アレルゲンの活性を低下させる目的では１１０℃から２００℃の温度があればよく、アレルゲン自体を焼失させる目的には３００℃から５００℃の温度をかければよいことがわかった。

（実施例５）
図２に実施例５の空気清浄機の概略断面図を示す。図２において、空気中に浮遊するダニ・花粉・ペットの皮脂や代謝物・カビ等のアレルゲン性を有する蛋白質を含む塵埃は、流体輸送手段３によって吸込口５から通風路１内に吸い込まれて集塵手段２によって捕集され、塵埃を除かれた空気は吹出口６から排気される。このとき、集塵手段２には吸湿性の無機材料と粘土鉱物で構成されるアレルゲン吸着剤が含まれているため、物理的に衝突捕集される粗大なアレルゲンだけでなく、水蒸気に溶け込んだ微細なアレルゲンまで集塵手段に捕集される。集塵手段２に捕集されたアレルゲンは駆動手段７によって加熱手段４の近傍に移動され加熱されることによりアレルゲンとしての活性を失う。本実施例によれば、加熱手段４が通風路をさえぎる抵抗とならないため通風抵抗の上昇を抑えることができ、さらにヒーター表面が油やほこりなどに汚染されて性能低下することを防ぐという効果を得ることができる。また、ヒータ−周辺部のみを断熱すれば良いので、流体輸送手段や通風部全体を耐熱構造とする必要がないという効果が得られる。集塵手段２は複数重ねあわせて設置してもよく、加熱手段４を集塵手段２より上流側に配置することにより汚れの堆積が早い上流側のフィルターのみを加熱することもできる。

加熱手段４は常に加熱しておく必要はなく、集塵手段のアレルゲン捕集能力が低下し始めた時に間欠的に運転すればよい。空気清浄機の運転を停止する場合に、加熱手段４を停止させた後に流体輸送手段３を停止する制御手段を設けることにより、加熱手段周囲の機器の損傷を防止できるとともに、安全性が確保される。

（実施例６）
図３に実施例６の空気清浄機の概略断面図を示す。図３において、空気中に浮遊するダニ・花粉・ペットの皮脂や代謝物・カビ等のアレルゲン性を有する蛋白質を含む塵埃は、流体輸送手段３によって吸込口５から通風路１内に吸い込まれて集塵手段２によって捕集され、塵埃を除かれた空気は吹出口６から排気される。このとき、集塵手段２には吸湿性の無機材料と粘土鉱物で構成されるアレルゲン吸着剤が含まれているため、物理的に衝突捕集される粗大なアレルゲンだけでなく、水蒸気に溶け込んだ微細なアレルゲンまで集塵手段に捕集される。集塵手段２は駆動手段７によって回転され、加熱手段４の近傍に移動され加熱されることにより、捕集されたアレルゲンは活性が低下する。第２の吸込口９から第２の送風手段８によって吸い込まれた空気は、集塵手段２が加熱されることにより発生した燃焼ガスと水蒸気をともなって、第２の吹出口１０から排出される。

本実施例によれば、加熱手段４が通風路をさえぎる抵抗とならないため通風抵抗の上昇を抑えることができ、さらにヒーター表面が油やほこりなどに汚染されて性能低下することを防ぐという効果を得ることができる。また、集塵手段２の塵埃の捕集と再生が連続的に行われるため、常に再生された状態で使用することができるという効果を得ることができる。また、第２の通風路１１を設けることにより、通風路１を流れる空気から塵埃と水蒸気を同時に除去することができ、加熱時に燃焼ガスが発生しても吹出口６からは排出されないという効果が得られる。例えば吸込口５と吹出口６を居室内、第２の吸込口９と第２の吹出口１０を屋外に設置することにより、居室内の空気を連続的に清浄化することができ、その際に温風が直接室内に流入して温度上昇することがない空気清浄機を得ることができる。

ダニや花粉などの浮遊アレルゲン物質を低減し、長期間の使用が可能となる空気清浄機を提供することができる。

実施例１の空気清浄機の概略断面図実施例５の空気清浄機の概略断面図実施例６の空気清浄機の概略断面図

符号の説明

１通風路
２集塵手段
３流体輸送手段
４加熱手段
５吸込口
６吹出口
７駆動手段
８第２の流体輸送手段
９第２の吸込口
１０第２の吹出口
１１第２の通風路

Claims

通風路を有する本体と、前記通風路内に設けられた流体輸送手段と、空気中の塵埃を捕集する集塵手段と、前記集塵手段に捕集した塵埃を加熱する加熱手段を有する空気清浄機において、前記集塵手段がシリカゲルとベントナイトで構成されるアレルゲン吸着剤を含むことを特徴とする空気清浄機。
集塵手段が耐熱性の素材で構成されていることを特徴とする請求項１記載の空気清浄機。
集塵手段が多孔体形状に成形されていることを特徴とする請求項１または２記載の空気清浄機。
集塵手段の表面温度を１１０℃から６００℃の温度範囲に加熱することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の空気清浄機。
加熱手段がヒーターであることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の空気清浄機。
加熱手段を間欠的に加熱することを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の空気清浄機。
集塵手段を移動自在とし、流体輸送手段に熱が伝わらない位置に集塵手段を移動させた後、加熱することを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の空気清浄機。
集塵手段を加熱手段近傍に移動する駆動手段を有する請求項１乃至７いずれか記載の空気清浄機。
集塵手段を回転させる駆動手段を備え、集塵手段が連続的もしくは断続的に入れ替わるように駆動手段を動かして加熱手段で加熱する請求項１乃至８いずれか記載の空気清浄機。
空気清浄機の運転を停止する場合に、加熱手段を停止させた後に流体輸送手段を停止する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載の空気清浄機。
吸込口と吹出口を備え、流体輸送手段によって前記吸込口から通風路内に吸い込まれて集塵手段によって塵埃を除かれた空気は前記吹出口から排気され、前記集塵手段に通風する第２の通風路と第２の通風路内に設置される加熱手段と第２の流体輸送手段を有し、第２の吸込口と第２の吹出口と前記集塵手段を移動させる駆動手段を備え、前記第２の吸込口から前記第２の流体輸送手段によって前記第２の通風路に吸い込まれた空気は、前記駆動手段によって移動された前記集塵手段が前記加熱手段により加熱されることにより発生したガスと水蒸気をともなって、前記第２の通風路の前記第２の吹出口から排出されるようにしたことを特徴とする請求項７乃至１０いずれか記載の空気清浄機。
通風路の吸込口と吹出口が室内に配置され、第２の通風路の吹出口が室外に配置されたことを特徴とする請求項１１記載の空気清浄機。