JP4675230B2 - 床置き式空気除菌装置 - Google Patents

Description

本発明は、空中浮遊微生物ウィルス等の除去が可能な例えば可搬式の床置き式空気除菌装置に関する。

一般に、空中浮遊微生物ウィルス等の除去を目的として、空気中に電解水ミストを拡散させて、この電解水ミストを空中浮遊微生物に直接接触させ、ウィルス等を不活化する除菌装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１８１３５８号公報

しかしながら、上記除菌装置では、微粒子状の電解水ミストが到達しやすい使用環境下、すなわち、比較的小空間では効力を発揮するものの、電解水ミストが到達しにくい使用環境下、すなわち、大空間、例えば幼稚園や小・中・高等学校や、介護保険施設や、病院等では効力を発揮しにくいという問題がある。

これを解消するために、水道水を電気分解して得た電解水を気液接触部材に滴下するとともに、この気液接触部材に室内の空気を送風し、この気液接触部材を通過する際に除菌された空気を再び室内（大空間）に放出する空気除菌装置が開発されている。
この除菌装置では、筐体内を仕切り板で区分けし、この区分けされた一室に気液接触部材と、この気液接触部材から流出した電解水を受ける水受け皿とが配置される。この場合、気液接触部材は、接触面積を増大させる観点から、上記区分けされた一室の横幅ほぼ一杯に配置されることが望ましい。
このため、このような構成では、仕切り板と水受け皿との隙間から電解水が漏れないように、水受け皿を仕切り板に水密に取り付ける必要がある。ここで、水受け皿を仕切り板に水密に取り付ける手段として、例えば溶接することが考えられるが、溶接で取り付ける場合、この溶接箇所は電解水によって酸化され易いとともに、作業が煩雑になるといった問題がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、溶接することなく、水受け皿を仕切り板に水密に取り付けることができる床置き式空気除菌装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、床置き式の筐体内を仕切り板で区分けし、一方の室には、この一方の室の横幅ほぼ一杯に配置されて、電解水生成ユニットから電解水が供給される気液接触部材と、この気液接触部材に室内の空気を送風する送風ファンとを設け、他方の室には、送風ファンおよび電解水生成ユニットを制御する制御手段を設け、前記気液接触部材の下方に当該気液接触部材から流出した電解水を受ける水受け皿を配置し、この水受け皿の端部を前記仕切り板を貫通させて、他方の室に延在させたことを特徴とする。

この構成によれば、水受け皿の端部を仕切り板を貫通させて他方の室側に延在させているため、仕切り板と水受け皿との間に隙間が生じることがなく、この水受け皿を仕切り板に水密に取り付けることができる。また、この構成によれば、水受け皿の端部を仕切り板に形成された開口部に挿入することにより、水受け皿を仕切り板に取り付けているため、この取り付け作業を容易に行うことができる。

この場合、他方の室には、水受け皿の端部を覆うカバー部材が設けられた構成としても良い。また、水受け皿に防錆塗装を施した構成としても良い。また、仕切り板に防錆塗装を施した構成としても良い。また、電解水が水道水を電気分解して得られる活性酸素種を含み、この活性酸素種が次亜塩素酸、オゾンまたは過酸化水素のうち少なくとも一の物質を含む構成としても良い。

本発明では、水受け皿の端部を仕切り板を貫通させて他方の室側に延在させているため、仕切り板と水受け皿との間に隙間が生じることがなく、この水受け皿を仕切り板に水密に取り付けることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１において、符号１は、床置き式空気除菌装置を示す。この床置き式空気除菌装置１は、箱形の筐体２を備え、この筐体２は、脚片２Ａと、前パネル２Ｂと、天パネル２Ｃとを含み、この天パネル２Ｃの両側には、操作蓋２Ｄ、開閉蓋２Ｅがそれぞれ横並びに配置されている。

筐体２の内部には、図２に示すように、上下方向に延出する２枚の仕切り板５１、５２が設けられ、これら仕切り板５１、５２によって３つの室（除菌室６０、電装室６１、給水室６２）に区分けされている。筐体２の中央に形成された除菌室（一方の室）６０の下部には、横長の吸込口３が形成され、この吸込口３の上方にはプレフィルター３Ａが配置されている。このプレフィルター３Ａの上方には送風ファン７が配置され、この送風ファン７の上方には、保水性の高い気液接触部材５が、図３に示すように、筋交い状に配置され、この気液接触部材５の下方には、当該気液接触部材５から流出した電解水を受ける水受け皿９が配置されている。この水受け皿９は、図３に示すように、断面が略Ｖ字状に形成されている。また、気液接触部材５の上方には、図２及び図３に示すように、この気液接触部材５を通過した送風空気が吹き出される横長の吹出口４が形成されている。符号８は、送風ファン７の支持板であり、この支持板８は、仕切り板５１、５２に略水平に掛け渡されている。

筐体２の左側に形成された電装室（他方の室）６１には、図示を省略したが、床置き式空気除菌装置１の運転制御を司るプリント基板（制御手段）などの電装部品が収容されている。一方、筐体２の右側に形成された給水室６２には、図２に示すように、上記水受け皿９で受けた電解水を貯める給水タンク支持皿１０と、この給水タンク支持皿１０に貯めた電解水を汲み出す循環ポンプ１３と、この循環ポンプ１３で汲み出した水を電気分解して電解水を生成する電解槽３１等が収容されている。

上記気液接触部材５は、ハニカム構造を持ったフィルタ部材であって、気体接触面積が広く確保され、電解水滴下が可能で、目詰まりしにくい構造になっている。すなわち、この気液接触部材５は、図４に示すように、波形状に曲げられた素材５Ａと、平板状の素材５Ｂとを接合し、全体としてハニカム状に形成されている。これら素材５Ａ，５Ｂには、後述する電解水に反応性の少ない素材、要するに、電解水による劣化が少ない素材、例えば、ポリオレフィン樹脂系、ＰＥＴ樹脂系、塩化ビニル樹脂系、フッ素樹脂系またはセラミックス樹脂系等の素材が使用されている。気液接触部材５の傾斜角θは、３０°以上であることが望ましい。それ以下の場合、滴下した電解水が、気液接触部材５の傾斜に沿って流れず、下方に落下するためである。また、傾斜角θが９０°に近づいた場合、気液接触部材５を通過する送風経路が水平に近くなり、その分だけ上方への吹き出しが困難になる。この吹き出し方向を水平にした場合、吹き出し空気を遠くに送風できなくなり、後述するように、大空間の除菌に適した装置とならない。この傾斜角θは、８０°＞θ＞３０°が好ましく、本構成では約４０°である。

図５Ａ〜図５Ｃは、気液接触部材５に電解水を滴下する手段を示す。
この気液接触部材５の下方には、上述のように水受け皿９が配置され、この水受け皿９には、給水タンク支持皿１０が連接されている。本構成では、水受け皿９は、給水タンク支持皿１０に向かって下り勾配を設けて配置されており、水受け皿９で受けた電解水が給水タンク支持皿１０に流れ易く構成されている。この給水タンク支持皿１０には、当該給水タンク支持皿１０内に塩素イオンを含む水道水を供給する給水タンク１１と、循環ポンプ１３とが配置されている。この循環ポンプ１３には電解槽（電解水生成ユニット）３１が接続され、この電解槽３１には電解水供給管１７が接続されている。この電解水供給管１７は、外周部に多数の散水孔（図示せず）を備えて構成され、図５Ｂに示すように、気液接触部材５の上縁部に形成された散水ボックス５Ｃ中に挿入されている。

電解槽３１は、図５Ｃに示すように、電極３２、３３を備え、これら電極３２、３３は、通電された場合に、電解槽３１に流入した水道水を電気分解して活性酸素種を生成させる。ここで、活性酸素種とは、通常の酸素よりも高い酸化活性を持つ分子と、その関連物質のことであり、スーパーオキシドアニオン、一重項酸素、ヒドロキシルラジカル、或いは過酸化水素といった、いわゆる狭義の活性酸素に、オゾン、次ハロゲン酸等といった、いわゆる広義の活性酸素を含めたものとする。電解槽３１は、気液接触部材５に接近して配置され、水道水を電気分解して生成された活性酸素種を、ただちに気液接触部材５に供給できるように構成される。

電極３２，３３は、例えばベースがＴｉ（チタン）で皮膜層がＩｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）から構成された電極板であり、この電極３２，３３に印加する電流値は、電流密度で数ｍＡ〜数十ｍＡ（ミリアンペア）／ｃｍ²（平方センチメートル）として、所定の遊離残留塩素濃度（例えば１ｍｇ（ミリグラム）／ｌ（リットル））を発生させる。

上記電極３２，３３により水道水に通電すると、カソード電極では、
４Ｈ⁺＋４ｅ^-＋（４ＯＨ^-）→２Ｈ₂＋（４ＯＨ^-）
の反応が起こり、アノード電極では、
２Ｈ₂Ｏ→４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^-
の反応が起こると同時に、
水に含まれる塩素イオン（水道水に予め添加されているもの）が、
２Ｃｌ^-→Ｃｌ₂＋２ｅ^-
のように反応し、さらにこのＣｌ₂は水と反応し、
Ｃｌ₂＋Ｈ₂Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
となる。

この構成では、電極３２，３３に通電することで、殺菌力の大きいＨＣｌＯ（次亜塩素酸）が発生し、この次亜塩素酸が供給された気液接触部材５に空気を通過させることにより、この気液接触部材５で雑菌が繁殖することを防止でき、気液接触部材５を通過する空気中に浮遊するウィルスを不活化することができる。また、臭気も気液接触部材５を通過する際に、電解水中の次亜塩素酸と反応し、イオン化して溶解することで、空気中から除去され、脱臭される。

ところで、床置き式空気除菌装置１は、空気中に浮遊するウィルスを効率よく不活化させるために、気液接触部材５における空気−電解水の接触面積を増大させることが望ましい。このため、本実施形態では、気液接触部材５は、図６に示すように、除菌室６０の横幅ほぼ一杯に配置されている。一方、この気液接触部材５の下方に配置された水受け皿９は、図６に示すように、電装室６１側を高くし、給水室６２側を低くした勾配を設けて配置されているとともに、図７に示すように、この水受け皿９と仕切り板５１との隙間から電解水が下方に漏れないように、当該水受け皿９の上端部（端部）９Ａを仕切り板５１を貫通させて電装室６１側に延在させるように構成されている。具体的には、水受け皿９は、その裏面側にスポンジ状のシール部材７４が貼付され、また、仕切り板５１には、水受け皿９（シール部材７４を含む）の断面形状と略同一形状（本実施形態では略Ｖ字形状）の開口５１Ａが形成されており、水受け皿９は、この開口５１Ａを通じて電装室６１側に当該水受け皿９の上端部９Ａが延在されている。

水受け皿９の上端部９Ａには、図７に示すように、水返し部（水切り手段）７１が形成されている。この水返し部７１は、水受け皿９の上端部９Ａの下縁部分を上方に折り返すことによって屈曲形成されており、水受け皿９上に溜まった電解水が電装室６１内へ流入することを防止するものである。本構成では、水受け皿９は、電装室６１から除菌室６０に向かって下り勾配を設けて配置されているため、水受け皿９上の電解水が電装室６１側に逆流することはないが、万一、水受け皿９上に電解水が溜まった場合であっても、水受け皿９の上端部９Ａに形成された水返し部７１によって、電解水が電装室６１内に浸入することが防止される。本構成では、水受け皿９は、図８に示すように、電装室６１側から仕切り板５１の開口５１Ａを貫通させるとともに、この水受け皿９の先端を仕切り板５２に形成された開口５２Ａを通じて給水室６２側に延在させることにより、これら仕切り板５１、５２に取り付けられている。

さらに、仕切り板５１の電装室６１側には、図６及び図７に示すように、水受け皿９の上端部９Ａを覆うカバー部材７２が取り付けられている。このカバー部材７２には、その上面及び下面から延出した取付片７２Ａ，７２Ｂが形成され、これら取付片７２Ａ，７２Ｂには取付孔７３が設けられている。一方、仕切り板５１には、この取付孔７３に対応する位置にねじ孔５１Ｂが形成されており、ねじ７５（図８参照）でカバー部材７２を取り付けるようになっている。このカバー部材７２は、上記開口５１Ａを通じて、電解水を含んだ空気が除菌室６０から電装室６１内に流入することを防止するものである。

また、水受け皿９、仕切り板５１及び仕切り板５２には、その表面にカチオン塗装等の防錆塗装が施されている。一般に、電解水中の次亜塩素酸は鉄等の金属を酸化させて錆びさせる性質を有する。このため、本構成では、電解水を常時受ける水受け皿９や、この水受け皿９に隣接する仕切り板５１、５２の表面に防錆塗装を施すことによって、これら水受け皿９及び仕切り板５１、５２の錆の発生を防止している。
また、本実施形態では、上述のように、水受け皿９は、上記開口５１Ａ、５２Ａに挿し込むことによって、仕切り板５１、５２に取り付ける構成となっている。この構成によれば、溶接をすることなく、水受け皿９を組付けることができるため、溶接時の熱によって防錆塗装の効果が失われることがなく、水受け皿９及び仕切り板５１、５２の錆の発生を防止できる。さらに、水受け皿９及び仕切り板５１、５２に予め防錆塗装を施しておくことにより、これら各部材の組み付け部分に新たに防錆加工を施す必要がなく、これら各部材の組み付け作業を容易に行うことができる。なお、本実施形態では、水受け皿９及び仕切り板５１、５２に防錆塗装を施す構成としているが、これら水受け皿及び仕切り板をステンレススチール（ｓｕｓ３０４）で形成する構成としても良い。

つぎに、この実施形態の動作について説明する。
図１において、操作蓋２Ｄを開くと、図示を省略した操作パネルが設けられており、この操作パネルを操作することで、床置き式空気除菌装置１の運転が開始される。この運転が開始されると、図９を参照して、循環ポンプ１３が駆動され、給水タンク支持皿１０に溜まった水道水が、電解槽３１に供給される。
この電解槽３１では、電極３２、３３への通電により、水道水が電気分解されて活性酸素種を含む電解水が生成される。この電解水は、電解水供給管１７の散水孔（図示せず）を経て、散水ボックス５Ｃ中に散水され、ここから気液接触部材５の上縁部にしみ込み、下部に向けて徐々に湿潤する。

余剰となった電解水は、水受け皿９に集められ、隣接する給水タンク支持皿１０に流入し、そこに貯留される。本構成では、水が循環式となっており、蒸発等により水量が減った場合、給水タンク１１を介して、給水タンク支持皿１０に水道水が適量供給される。この給水タンク１１の水量が減った場合には、開閉蓋２Ｅ（図１参照）を開いて、給水タンク１１を取り出して水道水を補給する。

電解水で湿潤した気液接触部材５には、送風ファン７を経て、矢印Ｘで示すように、室内の空気が供給される。この室内の空気は、気液接触部材５にしみ込んだ活性酸素種に接触して、再び、室内に吹き出される。この活性酸素種は、室内の空気中に、例えばインフルエンザウィルスが浮遊した場合、その感染に必須の当該ウィルスの表面蛋白（スパイク）を破壊、消失（除去）する機能を持ち、これを破壊すると、インフルエンザウィルスと、当該ウィルスが感染するのに必要な受容体（レセプタ）とが結合しなくなり、これによって感染が阻止される。実証試験の結果、インフルエンザウィルスが浮遊した空気を、本構成の気液接触部材５に通した場合、インフルエンザウィルスを９９％以上除去（不活化）できることが判明した。

本実施形態では、床置き式の筐体２内を仕切り板５１で除菌室６０と、電装室６１とに区分けし、除菌室６０には、この除菌室６０の横幅ほぼ一杯に配置されて、電解槽３１から電解水が供給される気液接触部材５と、この気液接触部材５に室内の空気を送風する送風ファン７とを設け、電装室６１には、送風ファン７および電解槽３１を制御する制御手段を設け、気液接触部材５の下方に当該気液接触部材５から流出した電解水を受ける水受け皿９を配置し、この水受け皿９の端部９Ａを仕切り板５１を貫通させて、電装室６１に延在させたため、仕切り板５１と水受け皿９との間に隙間が生じることがなく、この水受け皿９を仕切り板５１に水密に取り付けることができる。また、本実施形態では、水受け皿９は、仕切り板５１に形成された開口５１Ａに挿し込んで取り付けられているため、溶接やねじ止めといった作業が不要となり、水受け皿９を簡単に仕切り板５１に取り付けることが可能となる。

また、本実施形態では、仕切り板５１の電装室６１側には、水受け皿９の端部９Ａを覆うカバー部材７２が取り付けられているため、仕切り板５１の開口５１Ａを通じて、電解水を含んだ空気が除菌室６０から電装室６１内に流入することが防止されるため、電装室６１内の電装部品に錆が発生することが防止される。また、本実施形態では、水受け皿９及び仕切り板５１には、その表面にカチオン塗装等の防錆塗装が施されているため、電解水を常時受ける水受け皿９や、この水受け皿９に隣接する仕切り板５１に錆が発生することを防止できる。

また、本実施形態では、筐体２の下部に設けられた吸込口３から吸い込んだ室内の空気を、気液接触部材５に滴下した電解水に接触させて、筐体２の上部に設けられた吹出口４から吹き出す構成を備えるため、この床置き式空気除菌装置１が、例えば幼稚園や小・中・高等学校や、介護保険施設や、病院等のいわゆる大空間に設置された場合であっても、電解水に接触して除菌された室内の空気を、大空間の遠くに飛ばすことが可能になり、大空間での空気除菌が効率よく達成される。

また、本実施形態では、次亜塩素酸を含んだ電解水が、水受け皿９に集められ、隣接する給水タンク支持皿１０に流入する。このため、各皿には雑菌が発生せず、スライムの発生が防止される。このため、各皿の清掃及びメンテナンスの頻度が減少し、メンテナンス等の労力の軽減が図られる。

上記構成では、電解水中における活性酸素種（次亜塩素酸）の濃度を目標の濃度に調整することが望ましい。目標濃度は、通常、床置き式空気除菌装置１の設置場所（例えば、学校）に多く存在するウィルス等（例えば、カビ菌）を不活化させる濃度に設定される。この場合、例えば電極３２、３３を流れる電流、または、これら電極３２、３３間に印加される電圧を変更することで、電解水中における次亜塩素酸の濃度が調整される。一例としては、電極３２、３３に流れる電流を増やすことにより（例えば、電流密度で４０ｍＡ／ｃｍ²）、次亜塩素酸の濃度を高い濃度に変更できる。これによれば、新たな装置等を用いることなく、電極への印加電圧等を変更するだけでよいため、低コスト化及び省スペース化が図られる。

以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、活性酸素種としてオゾン（Ｏ₃）や過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）を発生させる構成としても良い。この場合、電極として白金タンタル電極を用いると、イオン種が希薄な水から、電気分解により高効率に安定して活性酸素種を生成できる。
このとき、アノード電極では、
２Ｈ₂Ｏ→４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^-
の反応と同時に、
３Ｈ₂Ｏ→Ｏ₃＋６Ｈ⁺＋６ｅ^-
２Ｈ₂Ｏ→Ｏ₃＋４Ｈ⁺＋４ｅ^-
の反応が起こりオゾン（Ｏ₃）が生成される。またカソード電極では、
４Ｈ⁺＋４ｅ^-＋（４ＯＨ^-）→２Ｈ₂＋（４ＯＨ^-）
Ｏ₂ ^-＋ｅ^-＋２Ｈ⁺→Ｈ₂Ｏ₂
のように、電極反応により生成したＯ₂ ^-と溶液中のＨ⁺とが結合して、過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）が生成される。

この構成では、電極に通電することにより、殺菌力の大きいオゾン（Ｏ₃）や過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）が発生し、これらオゾン（Ｏ₃）や過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）を含んだ電解水を作ることができる。この電解水中におけるオゾンもしくは過酸化水素の濃度を、対象ウィルス等を不活化させる濃度に調整し、この濃度の電解水が供給された気液接触部材５に空気を通過させることにより、空気中に浮遊する対象ウィルス等を不活化することができる。また、臭気も気液接触部材５を通過する際に、電解水中のオゾンまたは過酸化水素と反応し、イオン化して溶解することで、空気中から除去され、脱臭される。

水道水を電気分解することにより、電極上（カソード）にスケールが堆積した場合、電気伝導性が低下し、継続的な電気分解が困難となる。
この場合、電極の極性を反転（電極のプラスとマイナスを切り替える）させることが効果的である。カソード電極をアノード電極として電気分解することで、カソード電極上に堆積したスケールを取り除くことができる。この極性反転制御では、例えばタイマを利用して定期的に反転させてもよいし、運転起動の度に反転させる等、不定期的に反転させてもよい。また、電解抵抗の上昇（電解電流の低下、あるいは電解電圧の上昇）を検出し、この結果に基づいて、極性を反転させてもよい。

上記実施形態では、出し入れ自在な給水タンク１１による給水方式としたが、この給水タンク１１の代わりに、例えば水道管を接続して、市水を直接導く水配管給水方式としてもよいことは云うまでもない。また、上記実施形態では、水切り手段として、水受け皿９の端部９Ａに水返し部７１を屈曲させて形成する構成について説明したが、これに限るものではなく、例えば、水受け皿９の端部９Ａに土手を設けて電解水が逆流しないような構成としても良い。

本発明の一実施形態を示す斜視図である。 内部構成を示す斜視図である。 筐体の縦断面図である。 気液接触部材の正面図である。 気液接触部材に電解水を滴下する手段を示す系統図であり、Ａは側面図、Ｂは散水ボックスの断面図、Ｃは電解槽の構成図である。 筐体内部を示す斜視図である。 仕切り板を貫通する水切り皿を電装室側から見た斜視図である。 仕切り板と水切り皿との組み付け状態を示した分解斜視図である。 空気浄化の説明図である。

符号の説明

１ 床置き式空気除菌装置
２ 筐体
３ 吸込口
４ 吹出口
５ 気液接触部材
７ 送風ファン
９ 水受け皿
９Ａ 端部
３１ 電解槽（電解水生成ユニット）
５１仕切り板
６０ 除菌室（一方の室）
６１ 電装室（他方の室）
７２ カバー部材

Claims (4)

1. 床置き式の筐体内を仕切り板で区分けし、一方の室には、この一方の室の横幅ほぼ一杯に配置されて、電解水生成ユニットから電解水が供給される気液接触部材と、この気液接触部材に室内の空気を送風する送風ファンとを設け、他方の室には、送風ファンおよび電解水生成ユニットを制御する制御手段を設け、前記気液接触部材の下方に当該気液接触部材から流出した電解水を受ける水受け皿を配置し、この水受け皿の端部を前記仕切り板を貫通させて、他方の室に延在させたことを特徴とする床置き式空気除菌装置。
2. 前記他方の室には、前記水受け皿の端部を覆うカバー部材が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の床置き式空気除菌装置。
3. 前記水受け皿に防錆塗装を施したことを特徴とする請求項１または２に記載の床置き式空気除菌装置。
4. 前記電解水が水道水を電気分解して得られる活性酸素種を含み、この活性酸素種が次亜塩素酸、オゾンまたは過酸化水素のうち少なくとも一の物質を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の床置き式空気除菌装置。

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