JP4753824B2

JP4753824B2 - 空気除菌装置

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Publication number: JP4753824B2
Application number: JP2006261304A
Authority: JP
Inventors: 光浩 ▲土▼橋
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2011-08-24
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Description

本発明は、細菌、ウィルス、真菌等の空中浮遊微生物（以下、単に「ウィルス等」という）の除去が可能な空気除菌装置に関する。

従来、電極に電圧を印加することにより水を電気分解して電解水を生成し、この電解水を用いて空気中に浮遊するウィルス等の除去を図った除菌装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この除菌装置は、不織布等からなる加湿エレメントに電解水を供給して、加湿エレメント上で空気中のウィルス等を電解水に接触させることにより、ウィルス等を不活化することにより、空気を除菌しようとするものである。
特開２００２−１８１３５８号公報

しかしながら、上記除菌装置では、電解水を生成するために用いる水に含まれる金属イオン、カルシウムイオンやマグネシウムイオンにより電気分解用の電極にスケールが生成して堆積されることにより、長時間運転すると電解性能及び耐久性が低下し、ひいては、除菌性能が低下してしまい、電極のメンテナンスの労力が増加するといった問題があった。
そこで、本発明の目的は、長期間運転しても電解性能および耐久性を維持し、ひいては、除菌性能を維持するとともに、電極のメンテナンスの労力を軽減できる空気除菌装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、電解槽内の電極に電圧を印加して電解槽内の水を電気分解して電解水を生成し、この電解水を気液接触部材に供給するとともに、この気液接触部材に空気を送ることによって空気を除菌する空気除菌装置であって、前記電極の極性を反転させて、この電極に堆積したスケールを除去するスケール除去手段と、前記電極間に流れる電流値に基づいて、前記スケールが前記電極表面から除去されたか否かを判別する判別手段と、前記電解槽から流出した電解水を前記気液接触部材をバイパスさせるバイパス経路と、前記電極の極性を反転する場合、前記スケールを含んだ前記電解水が前記気液接触部材へ供給されることを禁止して、前記バイパス経路に導くように制御されるバイパス弁とを備えることを特徴とする。

この場合において、前記電流値が所定の閾値以上となった場合、前記判別手段は、前記スケールが前記電極表面から除去されたと判別する構成としても良い。

この場合において、前記スケールが前記電極表面から除去されたと判別した場合、前記気液接触部材へ前記電解水の供給を許容するように前記バイパス弁を制御する構成としても良い。また、前記バイパス経路には、前記スケールを捕集するフィルタ手段が設けられている構成としても良い。さらに、前記フィルタ手段は、前記気液接触部材を通過した水を受ける水受皿に配置される構成としても良い。

本発明によれば、電極の極性を反転させて、この電極に堆積したスケールを除去するため、電極のメンテナンスの労力を軽減できるとともに、このメンテナンス頻度を低減することができる。さらに、電極間に流れる電流値に基づいて、スケールが電極表面から除去されたか否かを判別するため、例えば、このスケールの除去後、即座に空気除菌運転に移行することにより、効率良く空気の除菌を実行することが可能となる。

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は、本発明を適用した実施の形態に係る空気除菌装置１の外観斜視図である。
図１に示すように、空気除菌装置１は縦長に形成された箱形の筐体１１を有し、例えば床置き設置される。筐体１１の前面下部には吸込グリル１２が設けられる一方、筐体１１の上面には排気口としての吹出口１３が設けられる。この吹出口１３には、空気を吹き出す方向を変化させるためのルーバー２０が設けられている。
空気除菌装置１は、吸込グリル１２を介して設置室内の空気を吸い込んで除菌し、この除菌された空気を吹出口１３から排出することで、室内空気を清浄化させる装置である。

筐体１１の上面には、空気除菌装置１の各種操作を行う操作パネル１６と、後述する給水タンク４１（図２）を出し入れするための給水タンク取出口１４とが設けられ、この給水タンク取出口１４には、開閉可能な蓋１４Ａが取り付けられている。また、筐体１１の前面には、後述する排水受け５７（図２）を出し入れするための排水受け取出口１５が設けられ、この排水受け取出口１５には、開閉可能な蓋１５Ａが取り付けられている。
また、筐体１１の両側面の上部にはそれぞれ把持部１７が形成されている。これら把持部１７は筐体１１を手持ちする際に手を掛けるための凹部であり、運搬時に空気除菌装置１を一人で持ち上げて移動できるようになっている。

次に、図２〜図６を参照して、空気除菌装置１の内部構成を説明する。
図２は、空気除菌装置１の内部構成を示す斜視図である。この図２には、参考として筐体１１の外形を仮想線で示している。また、図３は、空気除菌装置１の構成を示す一部破断正面図であり、図４は左側断面視図であり、図５は右側断面視図であり、図６は上面図である。

筐体１１の内部は支持板３７によって上下に仕切られており、下部の室には、送風ファン３１及びファンモータ３２が収容される。送風ファン３１は、ファンモータ３２によって駆動され、吸込グリル１２を介して設置室内の空気を吸い込み、送風口３１Ａから吹き出す。送風ファン３１の送風口３１Ａは、筐体１１の背面側部分において上向きに設けられており、支持板３７には、送風口３１Ａの上に重なる位置において開口が設けられている。この支持板３７の開口は、筐体１１の背面側において上下に延びる空間１Ａに連通する。空間１Ａの上部には筐体１１の前面側に傾斜する導風板３８が配設され、この導風板３８の前端は、後述する散水ボックス５１の上端に接している。
このため、送風ファン３１の送風口３１Ａから吹き出された空気は、図５中に矢印Ｘで示すように空間１Ａを通り、後述する気液接触部材５３の背面に吹き付けられる。

また、筐体１１内には、吸込グリル１２の裏面側に重ねてプレフィルタ３４が配設される。プレフィルタ３４は、例えば粒径１０μｍ（マイクロメートル）以上の物を捕集するフィルタである。プレフィルタ３４によって空気中に浮遊する花粉や塵埃が除去された空気が、送風ファン３１によって吸い込まれる。

支持板３７の上には、電装ボックス３９及び電解水循環部２が配設される。電装ボックス３９には、後述する制御部６０を構成する各種デバイスが実装された制御基板（図示略）や、ファンモータ３２に電源電圧を供給する電源回路等の各種電装部品が収容される。

電解水循環部２は、水受皿４２、水受皿フロートスイッチ４３、循環ポンプ４４、電解槽４６、散水ボックス５１、及び気液接触部材５３を備えて構成される。水受皿４２は、電装ボックス３９の上方に位置して、気液接触部材５３から滴下した水を受ける皿であり、所定量の水を貯留するための深さを有する。この水受皿４２の一端部は、より深底に形成されて貯留部４２Ａとなっており、この貯留部４２Ａには水位を検出する水受皿フロートスイッチ４３が配設される。水受皿フロートスイッチ４３は、貯留部４２Ａの水位が所定水位を下回った場合にＯＮに切り替わるスイッチである。

貯留部４２Ａの上には給水タンク４１が配設され、給水タンク４１から貯留部４２Ａに水を供給可能な構成となっている。詳細には、給水タンク４１の下端に形成された給水口４１Ａにはフロートバルブ（図示略）が設けられ、貯留部４２Ａの水面が給水口４１Ａよりも下になると、このフロートバルブが開放されることにより、給水タンク４１から必要量の水が供給され、貯留部４２Ａの水位が一定に保たれる仕組みとなっている。

また、貯留部４２Ａの上には循環ポンプ４４が配設される。この循環ポンプ４４は、制御部６０（図８）の制御に従って回転数を変更することにより、循環量を変更可能に動作し、貯留部４２Ａに貯留された水を汲み上げて電解槽４６に送り込む。この電解槽４６は、後述するように複数の電極を内蔵し、これら電極間に、制御部６０（図８）から供給される電圧を印加することで、水を電解して電解水を生成する。

電解槽４６の上面には、この電解槽４６で生成した電解水を排出する排出口４６Ａが形成され、この排出口４６Ａには開閉弁（バイパス弁）４５を介して、送水管７１が接続されている。この送水管７１は、散水ボックス５１に接続されており、電解槽４６により生成された電解水は、循環ポンプ４４が排出する水によって電解槽４６から押し出され、送水管７１と通じて散水ボックス５１に供給される。
また、電解槽４６の排出口４６Ａと開閉弁４５との間には、送水管７１から分岐するバイパス管（バイパス経路）７２が接続されている。このバイパス管７２は、上記開閉弁４５を閉塞することにより、気液接触部材５３をバイパスして、電解槽４６により生成された電解水を水受皿４２に返送するものである。この開閉弁４５は、制御部６０（図８）の制御に従って開閉動作する。
本実施形態では、水受皿４２の貯留部４２Ａには、バイパス管７２を通じて返送された電解水をろ過するためのフィルタ部７３が形成されている。このフィルタ部７３は、上記貯留部４２Ａに形成された堰７４と、この堰７４で囲まれた凹部に配置されたフィルタ部材７５とを備えて構成され、このフィルタ部７３の上方に上記バイパス管７２が配置されている。フィルタ部７３の堰７４は、水受皿４２の周壁よりも低く、貯留部４２Ａの深さよりも高く形成されており、フィルタ部７３に溜まった水は堰７４を超えて貯留部４２Ａに流入する。また、フィルタ部材７５は、例えば、不織布もしくはガラス繊維で形成されたフィルタであり、水とともに流れ込んだ固形物（例えば、スケール）がフィルタ部材７５の表面に引っ掛かることにより、捕集されるようになっている。

循環ポンプ４４が運転中に開閉弁４５が閉じられた場合、電解槽４６から排出された電解水はバイパス管７２を通じて返送され、上記フィルタ部７３に流れ込む。この場合、電解水中に含まれる固形物はフィルタ部材７５に捕集され、この固形物の除去された電解水は、堰７４を越えて水受皿４２に流れ込み、循環ポンプ４４によって再び電解槽４６へと送水される。これにより、電解水中のスケールは、フィルタ部７３によって捕集されるため、このスケールが気液接触部材５３に流入することが防止されることにより、この気液接触部材５３の目詰まりが防止される。

また、本構成では、バイパス管７２には、このバイパス管７２へ流入する水を止めるための弁が設けられていない。このため、開閉弁４５を開いて電解水を気液接触部材５３に供給して空気除菌運転（通常運転）時であっても、電解槽４６から流出した電解水の一部はバイパス管７２を通じて水受皿４２のフィルタ部７３に戻される。これによれば、フィルタ部７３により電解水の一部を常時ろ過できるため、この電解水中の固形物を低減することができ、気液接触部材５３の目詰まりを防止できる。また、フィルタ部７３は、上部が開放した状態で水受皿に形成されているため、フィルタ部材７５の交換時期を目視で簡単に判断することができる。さらに、このフィルタ部材７５を交換する場合、フィルタ部７３に配置されたフィルタ部材７５を手で取り外して交換すればよいため、工具等を使用することなく、メンテナンスを簡単に行うことができる。

散水ボックス５１は、気液接触部材５３の上部に組み付けられた管状部材であり、下面に複数の散水孔（図示略）が開口し、この散水孔から散水ボックス５１に対して電解水を滴下する。気液接触部材５３は、散水ボックス５１から滴下される電解水に浸潤される略板状部材であり、散水ボックス５１とともに水受皿４２の上に配設される。図５に詳細に示すように、気液接触部材５３はほぼ垂直に立設され、下端は水受皿４２内に入り込んでいる。また、気液接触部材５３の上に組み付けられた散水ボックス５１は、導風板３８の先端に接している。このため、空間１Ａを通った送風ファン３１の排気が導風板３８により気液接触部材５３側に導かれ、気液接触部材５３を通過する。

また、気液接触部材５３は、ハニカム構造を持ったフィルタ部材である。詳細には、気液接触部材５３は、気体に接触するエレメント部をフレームにより支持する構造を有する。エレメント部は、波板状の波板部材と平板状の平板部材とが積層されて構成され、これら波板部材と平板部材との間に略三角状の多数の開口が形成されている。従って、エレメント部に空気を通過させる際の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。
また、気液接触部材５３には、散水ボックス５１から滴下される電解水をエレメント部に効率よく分散させるため、分流シート（図示略）が配設されている。この分流シートは、液体の浸透性を有する繊維材料からなるシート（織物、不織布等）であり、気液接触部材５３の厚み方向断面に沿って一または複数設けられる。
さらに、気液接触部材５３と給水タンク４１との間は、仕切板３６によって仕切られている。仕切板３６は、空間１Ａ及び気液接触部材５３の側方を閉鎖して、空気が気液接触部材５３をスムーズに通り抜けるようにするためのものである。

ここで、気液接触部材５３の各部（フレーム、エレメント部、及び分流シートを含む）には、電解水による劣化が少ない素材、例えば、ポリオレフィン系樹脂（ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等）、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等）又はセラミックス系材料等の素材が使用され、本構成では、ＰＥＴ樹脂を用いるものとする。
また、気液接触部材５３の各部には親水性処理が施され、電解水に対する親和性が高められており、これによって、気液接触部材５３の電解水の保水性（湿潤性）が保たれ、後述する活性酸素種（活性酸素物質）と室内空気との接触が長時間持続される。さらに、気液接触部材５３には防かび作用を持つ電解水が滴下されるため、気液接触部材５３に防かび対策（防かび剤の塗布等）を施さなくても、かびの繁殖等を避けることができる。

気液接触部材５３を通過した空気は、吹出口１３の下方に配設された吹出口フィルタ３５を通って排気される。この吹出口フィルタ３５は、吹出口１３から筐体１１内部への異物の進入を防止するためのフィルタである。吹出口フィルタ３５は、網や織物または不織布等（図示略）を備えており、これらの材料としては、合成樹脂、好ましくは気液接触部材５３を構成する材料が好ましい。吹出口フィルタ３５は、気液接触部材５３を通過した空気の通風抵抗を著しく増加させないよう、適度に目の粗いものであることが好ましい。

上述したように、吹出口１３にはルーバー２０が配設されており、このルーバー２０は、吹出口１３を閉塞可能なサイズを有する上板２１と、上板２１の下方において上板２１と平行に配設される下板２２と、上板２１と下板２２とを連結する連結部２３とを備えて構成される。この連結部２３は、上板２１及び下板２２の左右の端部に各々設けられる板状部材であり、それぞれ、ピン２４が立設されている。これら２本のピン２４は、ルーバー２０の両側端から筐体１１側に突出しており、吹出口１３の横に設けられた受け部（図示略）に嵌合して、ルーバー２０を支持する。

２本のピン２４は、上記受け部において回動自在に支持され、ルーバー駆動モータ６８（図８）に連結されている。そして、ピン２４は、ルーバー駆動モータ６８によって駆動され、これに伴ってルーバー２０が回動する。
ルーバー２０が筐体１１の上面に対してほぼ平行な状態では、吹出口１３は上板２１によってほぼ閉塞される。この状態を、ルーバー２０の「閉状態」とする。一方、ルーバー２０が筐体１１の上面に対して傾いた状態を「開状態」とする。

ルーバー２０の開状態では、気液接触部材５３を通過した空気を吹出口１３から排出できる。ここで、吹出口１３から排出される空気は、ルーバー２０の上板２１及び下板２２に沿って排出される。このため、ルーバー２０の角度を変化させることにより、空気除菌装置１の排気方向を調整できる。また、ルーバー２０は、上板２１と下板２２とが所定の間隔を空けて平行に並ぶ２枚羽根構造であるため、吹出口１３から吹き出される空気を整流する作用がある。これにより、ルーバー２０の角度に合わせて滑らかに排気を行えるという利点がある。
さらに、ファンモータ３２を停止させた状態でルーバー２０を閉状態にすれば、筐体１１内の空気はほとんど外に漏れない。このため、後述するように、電解槽４６において高濃度の活性酸素種を発生させる場合に、これらに特有の臭気が外に漏れ難くなる。このため、空気除菌装置１が設置された室内環境を快適に保ちつつ、高濃度の活性酸素種を利用できるという利点もある。

図７は、電解水の供給の様子を説明する図であり、図７（Ａ）は電解水循環部２の構成を示す模式図であり、図７（Ｂ）は電解槽４６の構成を詳細に示す図である。
この図７を参照して、気液接触部材５３に対する電解水の供給について説明する。なお、本実施の形態では、給水タンク４１に水道水を入れて空気除菌装置１を動作させる場合について説明する。

水道水を入れた給水タンク４１が空気除菌装置１にセットされると、上述のように、給水タンク４１から水受皿４２に水道水が供給され、水受皿４２の水位が所定のレベルに達する。水受皿４２内の水は循環ポンプ４４によって汲み上げられて、電解槽４６に供給される。この電解槽４６には、図７Ｂに示すように、一方が正、他方が負となる対の電極４７、４８を備え、これら電極４７、４８間に電圧を印加することにより、電解槽４６に流入した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酸素と、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、次亜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４６は、気液接触部材５３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５３に供給できるように構成される。

電極４７、４８は、例えばベースがチタン（Ｔｉ）で皮膜層がイリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）から構成された電極板であり、この電極４７、４８に流れる電流値は、電流密度で数ｍＡ（ミリアンペア）／ｃｍ²（平方センチメートル）〜数十ｍＡ／ｃｍ²になるように設定され、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。

詳述すると、上記電極４７、４８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、
水に含まれる塩化物イオン（Ｃｌ^-：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、塩素（Ｃｌ₂）が発生する。さらにこの塩素は水と反応し、
Ｃｌ₂＋Ｈ₂Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）と塩化水素（ＨＣｌ）が発生する。

本構成では、上述のように、電解槽４６で生成した電解水の一部をバイパス管７２を通じて水受皿４２に返送している。この返送された電解水中の次亜塩素酸は殆ど消費されない。このため、バイパス管７２を通じて返送された電解水と気液接触部材５３を通過した電解水とが水受皿上で混合された場合、この水受皿上の電解水中の次亜塩素酸濃度は、上記気液接触部材５３を通過した電解水よりも高くなっている。従って、水受皿上の水（電解水）を再び、電解槽４６に送って電気分解することにより、次亜塩素酸濃度の高い電解水を調整することができる。
この構成によれば、例えば、塩化物イオンの量が少ない地域の水を用いる場合であっても、除菌するウィルス等を不活化させるに十分な濃度の次亜塩素酸を含んだ電解水を調整することができる。電解水中の次亜塩素酸（活性酸素種）の濃度の調整は、電極４７、４８の間に印加する電圧を調整して、電極４７、４８の間に流す電流値を調整することにより行う構成としても良い。具体的には、電極４７、４８の間に印加する電圧を変更して、電流値を高くすることで、電解水中の次亜塩素酸の濃度を高い濃度にすることができる。

また、電解水中の活性酸素種の濃度は、除菌するウィルス等を不活化させる濃度となるように調整される。活性酸素種の濃度の調整は、電極４７、４８の間に印加する電圧を調整して、電極４７、４８の間に流す電流値を調整することにより行われる。具体的には、電極４７、４８の間に印加する電圧を変更して、電流値を高くすることで、電解水中の次亜塩素酸の濃度を高い濃度にすることができる。
アノード電極で発生した次亜塩素酸は広義の活性酸素種に含まれるもので、強力な酸化作用や漂白作用を有する。次亜塩素酸が溶解した水溶液、すなわち空気除菌装置１により生成される電解水は、ウィルス等の不活化、殺菌、有機化合物の分解等、種々の空気清浄効果を発揮する。このように、次亜塩素酸を含む電解水が散水ボックス５１から気液接触部材５３に滴下されると、送風ファン３１により吹き出された空気が気液接触部材５３において次亜塩素酸と接触する。これにより、空気中に浮遊するウィルス等が不活化されるとともに、当該空気に含まれる臭気物質が次亜塩素酸と反応して分解され、或いはイオン化して溶解する。従って、空気の除菌及び脱臭がなされ、清浄化された空気が気液接触部材５３から排出される。

活性酸素種によるウィルス等の不活化の作用機序として、インフルエンザウィルスの例を挙げる。上述した活性酸素種は、インフルエンザの感染に必須とされるインフルエンザウィルスの表面蛋白（スパイク）を破壊、消失（除去）する作用を有する。この表面蛋白が破壊された場合、インフルエンザウィルスと、インフルエンザ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、感染が阻止される。このため、空気中に浮遊するインフルエンザウィルスは、気液接触部材５３において活性酸素種を含む電解水に接触することにより、いわば感染力を失うこととなり、感染が阻止される。

従って、この空気除菌装置１が、例えば幼稚園や小・中・高等学校、介護保険施設、病院等のいわゆる大空間に設置された場合であっても、電解水により清浄化（除菌、脱臭等）された空気を大空間内で広く行き渡らせることが可能になり、大空間での空気除菌及び脱臭を効率よく行うことができる。

また、散水ボックス５１から気液接触部材５３に滴下された電解水は気液接触部材５３を伝って下方に移動し、水受皿４２に落ちる。水受皿４２に落ちた電解水は再び循環ポンプ４４によって汲み上げられ、電解槽４６を経て気液接触部材５３に供給される。このように、本実施形態における構成では水が循環式となっており、少量の水を有効に利用することで、長時間にわたって効率よく空気の除菌を行える。また、蒸発等により電解水循環部２を循環する水量が減った場合には、給水タンク４１内の水が水受皿４２に適量供給される。

本実施形態の空気除菌装置１においては、水受皿４２に貯留された水を適宜排出可能に構成されている。具体的には、図２〜図７に示すように、貯留部４２Ａの下方には、所定深さを有し、上部に開口を有するタンク状の排水受け５７が設置されている。この排水受け５７は、支持板３７（図２）上に載置され、筐体１１の排水受け取出口１５（図１）から出し入れ可能である。また、水受皿４２の貯留部４２Ａには排水管５５が連結されるとともに、排水管５５を開閉させる排水バルブ５６が設けられている。そして、排水管５５の先端は下方に延びて、排水受け５７の開口から中に入り込んでいる。

貯留部４２Ａの底面は、排水管５５との連結部において開口しており、貯留部４２Ａ内の水が排水管５５に流出する構成となっており、排水管５５は貯留部４２Ａから下方に延びている。このため、制御部６０（図８）の制御により排水バルブ５６が開放されることで、水受皿４２内の水が排水管５５を通って排水受け５７に流下する。このように、水受皿に設けられた排水管５５を用い、排水バルブ５６の開閉を制御することにより、空気除菌機構１０内の水を排水受け５７によって回収・排出できる。また、排水受け５７には、持ちやすいように取っ手５７Ａが設けられ、上述した排水受け取出口１５（図１）から容易に出し入れ可能である。

図８は、空気除菌装置１の制御系の構成を示す機能ブロック図である。
この図８に示すように、空気除菌装置１は、上述したファンモータ３２、循環ポンプ４４、開閉弁４５、排水バルブ５６、ルーバー２０を開閉させるルーバー駆動モータ６８、及び、上記各部に電源を供給する電源部６７は、制御部６０に接続されており、制御部６０の制御に従って動作する。
また、制御部６０には、操作パネル１６に配設された各種スイッチやインジケータランプ等が接続されるとともに、水受皿フロートスイッチ４３、電極４７、４８、電解槽４６内の水位を検出する電解槽フロートスイッチ６６が接続されている。

制御部６０は、空気除菌装置１全体の制御を行うマイコン６１、マイコン６１により実行される制御プログラムや制御パラメータ等のデータを記憶する記憶部６２、マイコン６１の制御に基づいて計時動作を行うタイマカウンタ６３、操作パネル１６における操作を検出して操作内容をマイコン６１に出力する入力部６４、及び、マイコン６１の処理結果を操作パネル１６のインジケータランプ（図示略）の点灯を制御する等して出力する出力部６５を備えている。

マイコン６１は、予め記憶部６２に記憶された制御プログラムを読み込んで実行するとともに、記憶部６２に記憶された制御パラメータを読み込み、空気除菌装置１の各部を動作させる。具体的には、マイコン６１は、操作パネル１６において動作開始を指示する操作が行われ、この操作を示す情報が入力部６４から入力されると、マイコン６１は循環ポンプ４４を動作させて水の循環を開始させるとともに、電極４７、４８に電圧を印加して電解水を生成させる。さらに、マイコン６１はルーバー駆動モータ６８を動作させてルーバー２０を開状態にさせ、その後、ファンモータ３２の動作を開始させて、送風ファン３１による送風を開始させる。以上の一連の動作により、空気除菌装置１の空気除菌運転が開始される。

また、マイコン６１は、空気除菌運転の開始に伴い、タイマカウンタ６３によって運転時間のカウントを開始させる。タイマカウンタ６３は、運転時間のカウントを累積的に行うことが可能であり、空気除菌装置１が空気除菌運転を停止した後もカウント値をリセットすることなく、空気除菌運転が再開された時には引き続きカウントを行う。

空気除菌運転の実行中、マイコン６１は、電極４７、４８間に印加された電圧値と、これら電極４７、４８間に流れた電流値とを計測する。そして、マイコン６１は、これら電圧値及び電流地から算出される導電率を監視し、この導電率をもとに電解槽４６内の電解水の濃度（活性酸素種の濃度）を判別し、電極４７、４８間に印加する電圧を適宜調整する。この構成では、マイコン６１及び電極４７、４８が、この電極４７、４に流れる電流値を検出する電流値検出手段として機能する。また、マイコン６１は、空気除菌装置１の空気除菌運転の実行中に、電解槽フロートスイッチ６６によって電解槽４６内の水位が低水位となったことが検出された場合、及び、水受皿フロートスイッチ４３によって水受皿４２の水位が低水位となったことが検出された場合には、電極４７、４８への電圧の印加を停止するとともに循環ポンプ４４及びファンモータ３２の運転を停止させ、出力部６５によって警告を表示させる。

また、マイコン６１は、操作パネル１６において動作停止を指示する操作が行われ、この操作を示す情報が入力部６４から入力されると、マイコン６１は電極４７、４８に対する電圧印加を停止し、循環ポンプ４４を停止させる。さらにマイコン６１はファンモータ３２を停止させて、送風ファン３１による送風を止め、その後にルーバー駆動モータ６８を動作させてルーバー２０を閉状態にさせる。以上の一連の動作により、空気除菌装置１の空気除菌運転が停止される。この空気除菌運転の停止時に、マイコン６１は、出力部６５による運転中の表示を停止させるとともに、タイマカウンタ６３による運転時間のカウントを停止させる。

次に、電極４７、４８の極性を反転し、この電極表面に堆積したスケールを除去する動作について説明する。図９は、電極４７、４８の極性を反転することにより、この電極から剥離（除去）したスケールをフィルタ部へ排出する動作を示すフローチャートである。本構成では、マイコン６１は電極の極性を反転させることにより、電極表面に堆積したスケールを除去するスケール除去手段として機能する。
マイコン６１は、タイマカウンタ６３によって計測された空気除菌運転の運転時間が前回の電極の極性反転時から所定時間（例えば３０分）経過したか否かを判別する（ステップＳ１）。この判別において、上記運転時間が前回の極性反転時から所定時間経過した場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、マイコン６１は、電極４７、４８の極性を反転させる（ステップＳ２）。一般に、電気分解する場合、電解槽４６に導入される水に含まれる無機物（イオンを含む）に由来するスケール（例えば、炭酸カルシウム等のカルシウム系スケール、炭酸マグネシウム等のマグネシウム系スケール）が、特にカソード側電極表面に堆積する。スケールが電極に堆積すると、電気伝導性が低下し、継続的な電気分解が困難となり、電解性能が低下する。一方、電極の極性を反転させると、カソード電極とアノード電極とが入れ替わることにより、電極表面に堆積したスケールを剥離することができる。

続いて、マイコン６１は、開閉弁４５と閉じる（ステップＳ３）。これにより、カソード電極から剥離されたスケールは、電解槽４６から流出した電解水とともに、バイパス管７２を通じて水受皿４２に返送される。この水受皿４２には、上述のように、フィルタ部７３が形成されているため、電解水中に含まれるスケールは、フィルタ部７３のフィルタ部材７５で捕集されて除去され、このスケールが除去された電解水のみがフィルタ部７３の堰７４を越えて水受皿の貯留部４２Ａに流れ込む。
続いて、マイコン６１は、開閉弁４５が閉じている際に、電極４７、４８間に印加されている電圧値を通常の空気除菌運転時よりも上げる（ステップＳ４）。これによれば、カソード電極に堆積したスケールをより早く剥離させることができる。
さらに、マイコン６１は、循環ポンプ４４の回転数を通常の空気除菌運転時よりも高く設定する（ステップＳ５）。これにより、電解槽４６内を通過する水流の流速は上昇するため、カソード電極から剥離されたスケールを、この水流に乗って電解槽４６内から早期に排出することができる。

続いて、マイコン６１は、電極表面からスケールが剥離したか否かを判別する（ステップＳ６）。具体的には、マイコン６１は、電極４７、４８間に流れる電流値を監視し、この電流値が所定の閾値以上となったか否かを判別する。電極表面にスケールが堆積している場合には、このスケールが抵抗として機能することにより、電極４７，４８間に流れる電流値は低くなる。一方、上記ステップＳ２で電極の極性を反転させているため、電極表面に堆積したスケールが剥離され、これに伴い電極４７、４８間に流れる電流値が上昇する。この判別において、電極４７、４８間に流れる電流値が所定の閾値以上となった場合（ステップＳ６；Ｙｅｓ）には、電極からスケールが剥離されたものと判別されるため、処理をステップＳ７に移行する。

続いて、マイコン６１は、上記電流値が所定の閾値以上となった時点からの時間を計測し、この時間が所定時間（例えば１０秒）経過したか否かを判別する（ステップＳ７）。この所定時間は、電極から剥離されたスケールが電解槽４６から排出されるのに十分な時間として設定されている。従って、この判別において、上記時間が所定時間を経過している場合には、電極から剥離されたスケールが電解槽４６内から排出されたものと判別されるため、開閉弁４５を閉塞する（ステップＳ８）とともに、電極に印加される電圧値及び循環ポンプの回転数を通常の空気除菌運転時の値に戻して（ステップＳ９）処理を終了する。

本実施形態によれば、電解槽４６内の電極４７、４８に電圧を印加して電解槽４６内の水を電気分解して電解水を生成し、この電解水を気液接触部材５３に供給するとともに、この気液接触部材５３に空気を送ることによって空気を除菌する空気除菌装置１であって、マイコン６１が電極の極性を所定時間ごとに反転させて、この電極に堆積したスケールを除去するため、電極のメンテナンスの労力を軽減できるとともに、このメンテナンス頻度を低減することができる。これによれば、長期間運転しても電解性能および耐久性を維持することができ、ひいては、除菌性能を維持することができる。さらに、マイコン６１は、電極４７、４８間に流れる電流値に基づいて、スケールが電極表面から除去されたか否かを判別するため、電極４７、４８からスケールを確実に除去でき、例えば、このスケールの除去後、即座に空気除菌運転に移行することにより、効率良く空気の除菌を実行することが可能となる。

また、本実施形態によれば、検出された電流値が所定の閾値以上となった場合、マイコン６１、スケールが電極表面から除去されたと判別するため、電極間に流れる電流値を監視するという簡単な構成でスケールの除去の有無を判別することができる。
また、本実施形態によれば、電解槽４６から流出した電解水を気液接触部材５３をバイパスさせるバイパス管７２と、電極４７、４８の極性を反転する場合、スケールを含んだ電解水が気液接触部材５３へ供給されること禁止して、バイパス管７２に導くように制御される開閉弁４５とを備えるため、このスケールにより気液接触部材５３の目詰まりを防止することができ、この気液接触部材５３のメンテナンスの労力を軽減できる。

また、本実施形態によれば、スケールが電極表面から除去されたと判別した場合、マイコン６１は、気液接触部材５３へ電解水の供給を許容するように開閉弁４５を制御するため、スケールの除去された電解水が即座に気液接触部材５３に供給されることにより、効率良く空気の除菌を実行することができる。

また、本実施形態によれば、バイパス管７２には、スケールを捕集するフィルタ部７３が設けられているため、このフィルタ部７３により、電解水から上記スケールを取り除くことができる、従って、電解水を循環させる構成とした場合であっても、このスケールが気液接触部材５３に供給され、この気液接触部材５３の目詰まりを引き起こすことが防止される。
さらに、このフィルタ部７３は、気液接触部材５３を通過した水を受ける水受皿４２に配置されるため、このフィルタ部７３に配置されるフィルタ部材７５の交換時期を目視で簡単に判断することができる。さらに、このフィルタ部材７５を交換する場合、このフィルタ部材７５を手で取り外して交換すればよいため、工具等を使用することなく、メンテナンスを簡単に行うことができる。

本実施の形態に係る空気除菌装置１は、本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能なのは勿論である。
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であても、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。

また、本実施形態では、給水タンク４１により水道水を供給する例について説明している。水道水には殺菌を目的として塩素化合物が添加されているため、塩化物イオンが含まれており、この塩化物イオンが反応して次亜塩素酸及び塩酸が生成される。これは水道水を用いた場合に限定されるものではなく、電解槽４６に供給された水が、ハロゲン化合物の添加または混入によりハロゲン化物イオンを含む水となっていれば、同様の反応によりハロゲンを含む活性酸素種が生成される。
また、本実施形態では、送水管７１にのみ開閉弁４５を設ける構成としているが、バイパス管７２にも開閉弁を設け、これら各開閉弁を開閉制御する構成としても良い。また、送水管７１もしくはバイパス管７２のいずれか一方に電解水を供給すべく、送水管７１とバイパス管７２との分岐部分に三方弁を設ける構成しても良い。
また、本実施形態では、電解槽４６の上面に排出口４６Ａを設ける構成としているが、スケールの比重は水よりも重いことを考慮して、この排出口を電解槽の下面に設ける構成としても良い。

また、空気除菌装置１において、イオン種が希薄な水（純水、精製水、井戸水、一部の水道水等を含む）を用いた場合も同様の反応を起こさせることが可能である。すなわち、イオン種が希薄な水にハロゲン化合物（食塩等）を添加すれば、同様の反応が起こり、活性酸素種を得ることができる。また、本実施形態では、出し入れ自在な給水タンク４１による給水方式としたが、この給水タンク４１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。

本実施の形態に係る空気除菌装置の外観を示す斜視図である。空気除菌装置の内部構成を示す斜視図である。空気除菌装置の内部構成を示す一部破断正面図である。空気除菌装置の内部構成を示す左側断面視図である。空気除菌装置の内部構成を示す右側断面視図である。空気除菌装置の内部構成を示す上面図である。電解水の供給の様子を説明する図であり、（Ａ）は電解水循環部の構成を示す模式図であり、（Ｂ）は電解槽の構成を詳細に示す図である。空気除菌装置の制御系の構成を示す機能ブロック図である。電極から剥離したスケールをフィルタ部へ排出する動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１空気除菌装置
１６操作パネル
３１送風ファン
３２ファンモータ
４２水受皿
４２Ａ貯留部
４４循環ポンプ
４５開閉弁（バイパス弁）
４６電解槽
４７、４８電極
５３気液接触部材
６０制御部
６１マイコン（スケール除去手段、判別手段、）
７１送水管
７２バイパス管（バイパス経路）
７３フィルタ部（フィルタ手段）

Claims

電解槽内の電極に電圧を印加して電解槽内の水を電気分解して電解水を生成し、この電解水を気液接触部材に供給するとともに、この気液接触部材に空気を送ることによって空気を除菌する空気除菌装置であって、
前記電極の極性を反転させて、この電極に堆積したスケールを除去するスケール除去手段と、前記電極間に流れる電流値に基づいて、前記スケールが前記電極表面から除去されたか否かを判別する判別手段と、前記電解槽から流出した電解水を前記気液接触部材をバイパスさせるバイパス経路と、前記電極の極性を反転する場合、前記スケールを含んだ前記電解水が前記気液接触部材へ供給されることを禁止して、前記バイパス経路に導くように制御されるバイパス弁とを備えることを特徴とする空気除菌装置。
前記電流値が所定の閾値以上となった場合、前記判別手段は、前記スケールが前記電極表面から除去されたと判別することを特徴とする請求項１に記載の空気除菌装置。
前記スケールが前記電極表面から除去されたと判別した場合、前記気液接触部材へ前記電解水の供給を許容するように前記バイパス弁を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の空気除菌装置。
前記バイパス経路には、前記スケールを捕集するフィルタ手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気除菌装置。
前記フィルタ手段は、前記気液接触部材を通過した水を受ける水受皿に配置されることを特徴とする請求項４に記載の空気除菌装置。