JP5229493B2

JP5229493B2 - 脱臭装置

Info

Publication number: JP5229493B2
Application number: JP2009086934A
Authority: JP
Inventors: 一彰喜内
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010233910A

Description

本発明は、オゾンを用いて大気清浄を行う脱臭装置に関し、さらに詳しく言えば、ミスト（霧化した水）にオゾンを溶存させて大気中に放出する脱臭装置に関する。

例えば特許文献１に示すように、過酸化水素水をミスト化してオゾンガスで被処理空間へ搬送することで過酸化水素とオゾンが溶存した消臭・殺菌力のあるミストによる空気清浄方法が提案されている。

しかしながら、上記従来技術には、以下のような問題があった。すなわち、過酸化水素とオゾンを発生させるために、それぞれ別々の発生手段を必要としていた。また、水分中のオゾンの含有量を高めるためには、必然的に高濃度のオゾン雰囲気の中を通過させることが好ましい。しかしながら、オゾンガスで上記ミストを搬送するため、人体への影響を考慮する必要からオゾン濃度を０．０５ｐｐｍ以上にすることができない。

特開平９−６０９３１号公報

そこで、本発明は、上述した課題を解決するため、複雑かつ大型な機構を持たずにオゾンと過酸化水素をミストに溶存することができる脱臭装置を提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。請求項１に記載の発明は、ミスト（霧化した水）にオゾンを溶存させて大気中に放出する脱臭装置において、開閉自在な放出口を備えた密閉容器を有し、上記密閉容器は、水を霧化する霧化手段を備える霧化室と、オゾンを生成および分解する紫外線ランプを少なくとも１つ備えるランプ室とに区画されており、上記密閉容器内には、上記霧化室で生成されたミストを上記ランプ室を経由して再び上記霧化室に戻すミスト循環経路が設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記ランプ室は縦長であって、その下側に上記霧化室の下部に連通するミスト引込み口が形成され、上側に上記霧化室の上部に連通するミスト戻し口が設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２において、上記ランプ室の内面には、上記紫外線ランプの紫外線を上記ランプ室内で反射させるためのＵＶ反射処理が施されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、上記請求項１，２または３において、上記霧化室と上記ランプ室との間には、少なくとも上記オゾンを分解する波長の紫外線を不透過とする所定の仕切壁を介して区画されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、上記請求項１ないし４のいずれか１項において、上記ミスト循環経路に沿って上記ミストを強制的に循環させる循環手段を備えていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、上記請求項１ないし５のいずれか１項において、上記密閉容器の外周には、上記密閉容器内の上記ミストを外部に送り出す送風路が設けられており、上記送風路に向けて上記放出口が開口され、上記密閉容器内には、上記ミスト循環経路を遮るように上記ミスト循環経路の短絡を防止するミスト短絡防止壁が設けられていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、水を霧化する霧化室と、オゾンを生成および分解する紫外線ランプを備えるランプ室とを備え、それらをミストが循環するミスト循環経路を設けたことにより、簡単な構造でミストに対しオゾンと過酸化水素を溶存させることができるとともに、上記ミスト循環経路に沿ってミストを循環させることで溶存濃度を高めることができる。

請求項２に記載の発明によれば、ランプ室を縦長とし、その下部と上部にミストの出入り口を設けたことにより、ランプ室内にミストを効率的に取り込むことができるばかりでなく、ＵＶの照射効率もよい。

請求項３に記載の発明によれば、ランプ室の内面にＵＶ反射処理を施すことにより、ランプ室内を通過するミストにより効率的に紫外線を照射することができる。

請求項４に記載の発明によれば、少なくともオゾンを分解する波長の紫外線をカットする仕切壁で霧化室とランプ室とを区画したことにより、霧化室内に貯留されたオゾンを含んだ水（オゾン水）に分解波長の紫外線が照射されるのを防止することができる。

請求項５に記載の発明によれば、ミストに溶存するオゾンと過酸化水素の濃度を効率的に高めることができる。

請求項６に記載の発明によれば、密閉容器内に循環手段を設けずにミストを循環させることができる。

本発明の一実施形態に係る脱臭装置の模式的な構成図。上記実施形態に係る脱臭装置の第１変形例を示す模式図。（ａ）〜（ｃ）は、上記実施形態の動作手順を説明する説明図。上記実施形態に係る脱臭装置の第２変形例を示す模式図。（ａ）上記実施形態に係る脱臭装置の第３変形例を示す模式図、（ｂ）放出口を開いた状態の模式図，（ｃ）放出口を閉じた状態の模式図。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこの限りではない。図１に示すように、この空気清掃機は、図示しない筐体を有し、その内部に空気清浄成分を生成するためのオゾンミスト生成ユニット１が設けられている。

筐体内には、オゾンミスト生成ユニット１のほか、制御部Ｃや電源ユニット、制御パネル、駆動ファン、エアフィルタ、水を蓄えたタンク（ともに図示しない）などが設けられているが、本発明の特徴は、オゾンミスト生成ユニット１にあるため、これ以外の構成については、仕様に応じて任意に設計されてよい。

オゾンミスト生成ユニット１は、密閉された容器であって、その内部は霧化室２とランプ室３とに区画されている。オゾンミスト生成ユニット１は、合成樹脂の成型品からなるが金属製であってもよい。より好ましくは、耐水性処理や耐食処理のほか、抗菌処理などが施されていることが好ましい。

霧化室２は、後述する仕切壁４を挟んでオゾンミスト生成ユニット１の隣にレイアウトされており、生成されたミストを貯留するに十分な容積を備えている。霧化室２の底部にはミストを生成する霧化手段としての超音波振動子２１が設けられている。超音波振動子２１は、制御部Ｃによって発振制御されている。なお、霧化室２とランプ室３は隣接していることがオゾンと過酸化水素の溶存の効率上好ましいが、離れていてもよい。

霧化室２の底部には、超音波振動子２１によって霧化される水Ｗが一定量貯留されている。この例において、水Ｗは、筐体に着脱自在に設けられた図示しない水タンクから供給されており、水Ｗが減ると自動的に所定の基準水位まで満たされるようになっている。

この例において、霧化手段は、ミストの粒径や到達距離を振動数を変えることで簡単にコントロールできるため、超音波振動子２１が好ましくは用いられているが、水Ｗをミスト状にできるものであれば、例えば加熱スチーム方式や送風により水を蒸発させる気化式などの霧化手段を用いてもよい。

後述するミスト循環経路５には、ミストを強制的に循環させるための循環ファン６が循環経路上に設けられている。この例において、循環ファン６は、霧化室２の側面から霧化室２内に空気を送り出すプロペラファンからなり、制御部Ｃによって制御されている。

この例において、循環ファン６はプロペラファンが用いられているが、ミストをミスト循環経路５に沿って循環させることができるものであれば、これ以外にシロッコファンやターボファンなどであってもよい。また、循環ファン６に変えて静電式などであってもよい。

ランプ室３は、霧化室２に隣接して設けられた縦長の空間であって、その内部にはオゾンを生成する波長（１８５ｎｍ）とオゾンを分解する波長（２５４ｎｍ）との２つの波長の紫外線を照射可能なＵＶランプ７（いわゆる、殺菌ランプ）が設けられている。

ランプ室３の下部には、霧化室２内で生成されたミストをランプ室３内に引き込むミスト引き込み口３１が設けられている。ランプ室３の上部には、ランプ室３でオゾンを含有されたオゾンミストを再び霧化室２に戻すミスト戻し口３２が設けられている。

これによれば、ランプ室３の上下にミスト引込み口３１とミスト戻し口３２を設けたことにより、ミストをランプ室３の下から上に効率的に通過させることができ、ミストがオゾンと接触するための反応場を増やすことができる。

この例において、ミスト引込み口３１とミスト戻し口３２は、霧化室２とランプ室３との間で常に開放されているが、ランプ室３内の衛生などを考慮して、開閉扉を設けておき、運転時に開閉させるようにしてもよい。

ランプ室３の上面には、ミスト生成ユニット１と外部とを連通するミスト放出口８が設けられている。ミスト放出口８は、制御部Ｃによって開閉制御され、ミスト放出口８が閉じられることで、ミスト生成ユニット１内部は密閉されるようになっている。

ランプ室３の内壁面（仕切壁４を含む）には、ＵＶランプ７の照射効率をより高めるため、ＵＶ反射処理が施されていることが好ましい。ＵＶ反射処理としては、ランプ室３の内壁面を鏡面化したり、光を反射しやすいアルミなどの金属で形成する方法もある。ＵＶ反射処理は仕様に応じて任意に選択されてよい。

ＵＶランプ７は、オゾンを生成する１８５ｎｍの波長（以下、生成波長とする）と、オゾンを分解する２５４ｎｍの波長（以下、分解波長とする）を同時に照射する２波長ＵＶランプであって、ランプ室３の底部から上部に沿って縦長に設置されている。なお、ＵＶランプの出力は、仕様に応じて任意に選択されてよい。

この例において、ＵＶランプ７は、生成波長と分解波長とを同時に照射する２波長ＵＶランプが用いられているが、図２に示すように、ランプ室３に２本のＵＶランプ７ａ，７Ｂを設けてもよい。

ＵＶランプ７の照射強度は、ランプ中心からの距離の２乗に反比例する。したがって、ＵＶランプ７の表面付近には高濃度のオゾンガスが発生する環境、分解波長の場合はＯＨラジカルが生成されやすい環境にある。そこで、ランプ室３は、ＵＶランプ７が設置される空間をできるだけ狭くすることが好ましい。

仕切壁４は、少なくとも分解波長の紫外線を不透過とする材質、この例では、金属で形成されている。これによれば、霧化室２内に循環してきたオゾンミストを吸収してオゾンが溶存した水Ｗに分解波長の紫外線が照射されるのを防止することができ、水Ｗに溶存したオゾンの不要な分解を防止できる。

仕切壁４の構造は、少なくとも分解波長の紫外線を不透過とするものであればよく、紫外線フィルタなどを貼り合わせることで紫外線をカットしてもよく、その具体的な形状や材質は仕様に応じて任意に選択されてよい。

次に、図３（ａ），（ｂ）を参照して、このオゾンミスト生成ユニット１の動作手順の一例について説明する。脱臭装置に電源が投入されると、制御部Ｃはまず、図示しない各種センサにチェック信号を出し、水Ｗの有無やその水位、ミスト放出口８の開閉状況、ユニット内のオゾン濃度などの各種パラメータをチェックする。問題なしと判断した場合、制御部は初期化を終え、ミスト生成準備状態に入る。

初期化を終了すると、制御部Ｃは、まず、ＵＶランプ７を点灯させる。これに伴い、生成波長によってＵＶランプ７の周囲にはオゾン雰囲気が作られる。併せて、制御部Ｃは、超音波振動子２１を駆動し、水Ｗを霧化する。

制御部Ｃは、循環ファン６を駆動する。これに伴い、霧化室２で生成されたミストは、ミスト引込み口３１からランプ室３内に取り込まれたのち、ランプ室３の底部から上部に向かって移動する。

その際、ミストがオゾン雰囲気を通過することにより、ミストにオゾンが溶存したオゾンミストが生成される。同時に、オゾンミストに分解波長が照射されることにより、オゾンと水とが化学式１に示す化学反応によって、過酸化水素と酸素に分解されて、オゾンと過酸化水素が溶存したミストを生成できる。オゾンも過酸化水素も酸化力の強い分子なので、これらが溶存したミストは、高い消臭および殺菌力を有する。

また、過酸化水素は、化学式２に示す化学反応によってＯＨラジカルからも生成される。このＯＨラジカルは、化学式３に示すように、生成波長がミストに照射されることで、直接的に生成される以外に、Ｈラジカルが酸素やオゾンと反応することで間接的に生成される。なお、オゾン水と過酸化水素がミスト内で共存していると、ミストが気化することでオゾンと過酸化水素とが接近反応してＯＨラジカルが生成される。このＯＨラジカルもオゾンや過酸化水素と同様に強力な酸化力を有している。

制御部Ｃは、循環ファン６を駆動しながら、ミスト循環経路５に沿ってミストを霧化室２とランプ室３との間で循環させることにより、オゾンミスト生成ユニット１内に、オゾンと過酸化水素、さらにはそれらから生成されるＯＨラジカルが溶存したミストを大量に生成することができる。

しかる後、制御部Ｃは、図３（ｃ）に示すように、ミスト放出口８を開くことで、オゾンと過酸化水素の溶存したミストを大気中に放出する。大気中にミストを放出中はＵＶランプ７は消灯し、オゾンガスを放出しないようにする。大気中に放出されたミストは、大気中を漂う臭気などの難分解性有機物に触れて、これらを酸化分解するとともに、ウイルスや菌などに触れて、これらを不活性化することで、被処理空間を脱臭殺菌する。

この例において、オゾンミスト生成ユニット１内に発生した高濃度（０．０５ｐｐｍ以上）のオゾンガスは、オゾン発生源を絶たれるとその濃度が下がることからＵＶランプ７を消灯させてオゾンガスの濃度を０．０５ｐｐｍ以下に下げてから、図３（ｂ）に示すように、ミスト放出口８を開放して、オゾン・過酸化水素溶存ミストを大気中に放出させるようにしている。なお、高濃度のオゾンガスの放出を防ぐ方法としては、図４に示すように、ミスト放出口８の出口側にオゾンガスを分解する触媒フィルタ９を設けて、ミスト生成ユニット１の外へ高濃度のオゾンガスが流出しないようにしてもよい。

また、この例において、オゾンミストは、ミスト放出口８の開閉により大気中に放出されるようになっているが、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、ミスト放出口８を所定の送風回路１０の中に開放するように設けてもよい。

この例において、送風回路１０は、オゾンミスト生成ユニット１の外周に設置された送風路１１と、送風路１１内に設けられた送風ファン１２とを有し、送風ファン１２によって生成される負圧によってミスト放出口８からオゾンミストを大気中に強制的に放出している。

この例において、ミスト放出口８には、開閉角度を変更可能なルーバ８Ａが設けられている。ルーバ８Ａは、制御部Ｃによって開閉角度が制御される開閉扉であり、この例では４枚設けられている。ルーバ８Ａは、ミスト放出時（図５（ｂ）参照）には、ミスト循環方向に沿って傾斜することで、ミスト放出口８からミストを放出する。ミスト循環時（図５（ｃ）参照）には、ミスト循環方向に対して対向するように傾斜することで、ミスト放出口８からミストが放出されないようになっている。

この例において、ミスト循環経路５の一部には、循環経路の短絡を防止するための短絡防止壁４１が設けられている。短絡防止壁４１は、仕切壁４の上端からほぼ直角に折り曲げられ、霧化室２の上面を塞ぐように形成されている。なお、短絡防止壁４１は、仕切壁４の下端側に設けられてもよい。

短絡防止壁４１には、ミストを下に循環させるための連通孔４２が設けられている。また、短絡防止壁４１の連通孔４２は、上側から下側に向かうにつれてその開口が漸次小さくなるすり鉢状に形成されている。これにより、ルーバ８Ａに付着したミストが滴下した際に、水滴を水Ｗの上に戻すことができる。

連通孔４２は、ミスト放出口８の開口面積よりも小さい開口面積を備えていることが好ましい。なお、ミスト放出口８は、ランプ室３の上側に設けられていてもよい。この実施形態によれば、ミスト循環経路５内に送風ファンを配置する必要がないため、送風ファンを駆動するファンモータの防水対策が不要となる。

この実施形態において、説明したオゾンミスト生成ユニット１を備えた脱臭装置は、一般家庭用だけでなく、工場や倉庫、家畜厩舎、自動車用として用いられてもよい。さらには、空気清浄機や空気調和機、暖房機、掃除器や冷蔵庫などの一部に組み込まれていてもよく、本発明のオゾンミスト生成ユニット１を備えていれば、これら変形例も本発明に含まれる。

１オゾンミスト生成ユニット
２霧化室
２１超音波振動子
３ランプ室
４仕切壁
５ミスト循環経路
６循環ファン
７ＵＶランプ
８ミスト放出口

Claims

ミスト（霧化した水）にオゾンを溶存させて大気中に放出する脱臭装置において、
開閉自在な放出口を備えた密閉容器を有し、上記密閉容器は、水を霧化する霧化手段を備える霧化室と、上記オゾンを生成および分解する紫外線ランプを少なくとも１つ備えるランプ室とに区画されており、上記密閉容器内には、上記霧化室で生成されたミストを上記ランプ室を経由して再び上記霧化室に戻すミスト循環経路が設けられていることを特徴とする脱臭装置。
上記ランプ室は縦長であって、その下側に上記霧化室の下部に連通するミスト引込み口が形成され、上側に上記霧化室の上部に連通するミスト戻し口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の脱臭装置。
上記ランプ室の内面には、上記紫外線ランプの紫外線を上記ランプ室内で反射させるためのＵＶ反射処理が施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の脱臭装置。
上記霧化室と上記ランプ室との間には、少なくとも上記オゾンを分解する波長の紫外線を不透過とする仕切壁を介して区画されていることを特徴とする請求項１，２または３に記載の脱臭装置。
上記ミスト循環経路に沿って上記ミストを強制的に循環させる循環手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の脱臭装置。
上記密閉容器の外周には、上記密閉容器内の上記ミストを外部に送り出す送風路が設けられており、上記送風路に向けて上記放出口が開口され、上記密閉容器内には、上記ミスト循環経路を遮るように上記ミスト循環経路の短絡を防止するミスト短絡防止壁が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の脱臭装置。