JP5261062B2 - 空気除菌装置 - Google Patents
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Description
この構成によれば、排水後に水受け皿に供給された新たな水に食塩水が自動的に供給される。
また、この構成によれば、塩素濃度の低い水道水によって水受け皿に貯留される水が交換された後に、水受け皿に食塩水が自動的に供給される。
この構成によれば、循環使用された電解水が所定時間毎に新たな水に交換され、電解水の濃縮や雑菌の繁殖が防止される。さらに、水受け皿に貯留される水が交換される毎に、水受け皿に食塩水が自動的に供給される。
図1は、本実施の形態に係る空気除菌装置1の斜視図であり、図2は、この空気除菌装置1の背面側斜視図である。この空気除菌装置1は、水を電気分解して所定の活性酸素種を含む電解水を生成し、空気除菌装置1内に吸い込んだ室内の空気をこの電解水を用いて除菌して、除菌後の清浄な空気を室内に送風する装置である。
空気除菌装置1は、図1に示すように、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には、この筐体11の両側面の下部に吸込グリル12が形成されるとともに、この筐体11の前面の下端部に吸込口15が形成されている。
また、筐体11の上面には吹出口13が形成され、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オートルーバー20が設けられている。このオートルーバー20は、運転停止時に上記吹出口13を閉塞するように構成されている。
また、筐体11の前面には、上下方向に並べられた上側カバー部材18及び下側カバー部材19がそれぞれ着脱自在に配置されており、これら上側カバー部材18及び下側カバー部材19を取り外すと空気除菌装置1の内部構成が露出する。下側カバー部材19は、この下側カバー部材19の下端部に、筐体11の背面側に向けて湾曲した円弧部19Aを備え、この円弧部19Aに上記吸込口15が形成されている。
また、図2に示すように、筐体11の背面上部には空気除菌装置1に給水するための接続口14が形成され、この接続口14に外部の給水源(例えば上水道)に連なる給水配管27が接続される。空気除菌装置1は、例えば、水道水中の塩素濃度の低い地域に配置されており、この給水配管27からは塩素濃度の低い水道水が供給されるようになっている。また、筐体11の背面下部には、空気除菌装置1内の水を外部に排出するための排水配管28が設けられている。
図3は、空気除菌装置1の内部の主要構成を示す斜視図であり、図4は側断面視図である。筐体11には、図3及び図4に示すように、この筐体11の内部を上下に仕切る支持板21が設けられ、上側の室22と下側の室23とに区分けされている。
下側の室23は、仕切板24によって左右に区分けされ、一方の室23Aに送風ファン31(図4)及びこの送風ファン31を駆動するファンモータ107(図8参照)が収容されるとともに、他方の室23Bに上記排水配管28を有する排水部57が収容されている。一方の室23Aの前面側には、下側カバー部材19(図1)と対向する位置にプレフィルタ34が配置されている。このプレフィルタ34は、一方の室23Aの開口部に相当する大きさに形成され、この開口部に嵌めこまれて配置されている。下側カバー部材19を外すと、プレフィルタ34が露出し、このプレフィルタ34を簡単に着脱することができる。
プレフィルタ34は、吸込グリル12及び吸込口15を通じて吸い込まれた空気中の塵埃など粒径の大きなものを捕集する粗塵フィルタ25と、この粗塵フィルタ25を通過する、例えば粒径10(μm)以上の物(例えば花粉)を捕集する中性能フィルタ26とを備えて構成される。このプレフィルタ34によって、吸込グリル12及び吸込口15から吸い込まれた空気中に浮遊する花粉や塵埃などが除去される。
気液接触部材53は、この気液接触部材53に吹き付けられた空気に電解水を接触させるための部材である。この気液接触部材53において筐体11内に吸い込まれた空気が所定の活性酸素種を含む電解水に接触することで、空気中に含まれるウィルス等が不活化されることなどにより、空気の除菌が行われる。
ハウジング33と吹出口13との間には、この吹出口13から筐体11内部への異物の進入を防止するため吹出口フィルタ36が配置されている。この吹出口フィルタ36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。
エレメント部には、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、エレメント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。
また、気液接触部材53の上面には、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。
深底部42B1には水位を検出する第1フロートスイッチ43A及び第2フロートスイッチ43Bが配設されている。第1フロートスイッチ43Aは、貯留部42Bの水位が所定の下限水位を下回った場合に動作するスイッチであり、第2フロートスイッチ43Bは、貯留部42Bの水位が所定の上限水位を上回った場合に動作するスイッチである。
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100から供給される電圧を印加することにより、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には電解水を貯留部42Bに返送する返送管73が接続されている。
また、第2給水管63の給水口64は、水受け皿42に貯留された水の水面から、この水面に触れることない十分な距離(本実施形態では、水受け皿42の上端面から35mm)を離して配置されている。これによれば、給水部60及び給水配管27の内部が負圧となった場合であっても、水受け皿42に貯留された水が、給水口64を通じて給水部60及び給水配管27内に逆流することが防止される。
さらに、この給水口64は、上記したフィルタ部材74の上方に配置されている。これによれば、給水口64を通じて供給された水は、フィルタ部材74上に滴下されるため、この滴下音を低減することができ、給水時の静音化を図ることができる。
また、貯留部42Bの浅底部42B2の底部には、オーバーフロー管85が接続され、このオーバーフロー管85は、排水弁83と排水部57との間で上記第2排水管84に接続されている。このため、深底部42B1内の水位が上昇し、この水が浅底部42B2に達したとしても、この水はオーバーフロー管85、第2排水管84及び排水部57を通じて外部に排出される。
また、第2排水管84には、この第2排水管84よりも細径のエア抜き管86が接続されている。このエア抜き管86は、排水時に排水弁ユニット81内の空気を外部に排出するためのものであり、このエア抜き管86の先端が水受け皿42よりも十分高い位置となるように配置されている。
上側の室22は、水受け皿42及び板状部材55によってさらに上下に仕切られ、水受け皿42の上方であって湿度の比較的高い高湿空間22Aと、水受け皿42の下方であって湿度の比較的低い低湿空間22Bとを有している。低湿空間22Bには、上述した電装ボックス39が配置されている。高湿空間22Aには、高湿空間22Aを左右に仕切る隔壁30Aが設けられ、高湿空間22Aは、気液接触部材53を収容する除菌空間22A1と、循環ポンプ44を収容する水回り空間22A2とに仕切られている。水回り空間22A2は、これらの水受け皿42及び隔壁30Aと、水回り空間22A2の側面を覆う水回りカバー30B〜30Dとによって隔離されおり、空気が送風される除菌空間22A1と比較して湿度が高くなっている。
食塩水を貯留する食塩水タンク90は、高湿な水回り空間22A2に配置される。これにより、食塩水タンク90内の水分の蒸発を遅らせ、タンク内の食塩水を所定の塩分濃度で収容しておくことができる。
食塩水タンク90は、食塩水による劣化が少ない素材、例えば、ポリプロピレン樹脂等を用いて形成されている。この食塩水タンク90は、空気除菌装置1のメンテナンス期間(例えば、1年)に対して、十分長い期間供給可能な量の食塩水を貯留できる大きさに形成される。本実施の形態の食塩水タンク90は、その容積を1リットルとすることで、食塩水タンク90のメンテナンス期間を2年としている。
また、食塩水タンク90の上面には、吸込口90Cが設けられ、この吸込口90Cから食塩水タンク90内に吸い込みノズル90Dが延びている。吸込口90Cには、ワンタッチ継ぎ手90Eが取り付けられている。
保持台91は、水回りカバー30Bに水平に固定される矩形状の底面91Aと、底面91Aから立ち上がり、水回りカバー30Bに垂直に固定される側面91B、91Cと、水回りカバー30Bに対して平行に底面91Aから立ち上がる側面91Dとを備えている。食塩水タンク90は、底面91A上に配置されると、側面91B〜91Dに囲われることとなるので、運搬時に空気除菌装置1が多少揺れても、保持台91から脱落しないようになっている。
食塩水タンク90は、保持台91に対してボルト締めなどによって固定されることなく、単に底面91Aに置かれて、ワンタッチ継ぎ手90Eに、ポリウレタン製のチューブ92が接続される。食塩水タンク90を取り出す場合には、このチューブ92をワンタッチ継ぎ手90Eから手指で容易に取り外すことができるため、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。
供給ノズル94は、逆流を防止する逆止弁94Aを備えている。また、この供給ノズル94は、図6に示すように、水受け皿42に貯留された水の水面から、この水面に触れることのない十分な距離(本実施形態では、水受け皿42の底面からの距離Hが62mm)を離して配置されている。これによれば、チューブ92、93及び食塩水タンク90の内部が負圧となった場合であっても、水受け皿42に貯留された電解水が、供給ノズル94を通じてチューブ92、93及び食塩水タンク90内に逆流することが確実に防止される。このため、逆止弁94Aの内部に、電解水に対して劣化しにくい高価な材料を使用する必要がなくなり、逆止弁94Aのコストアップを抑えることができる。
さらに、供給ノズル94は、水受け皿42の浅底部42B2よりも深底の深底部42B1(貯留部42B)の上方に配置されている。このため、水受け皿42の貯留部42Bの水位が所定の下限水位になっても、食塩水が貯留部42Bの電解水に直接供給されることになり、水受け皿42上で食塩が析出することが防止される。
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。
空気除菌装置1の運転操作がなされると、貯留部42Bの水位が検出され、この水位が所定水位に達していない場合には、給水弁61が開放して水受け皿42に水道水が供給され、この水受け皿42の貯留部42Bの水位が所定水位に達する。
貯留部42B内の水は循環ポンプ44によって汲み上げられて、その一部が電解槽46に供給される。この電解槽46は、図7(B)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。
電極47をアノード電極とし、電極48をカソード電極として、外部電源から電極47及び電極48の間に電圧を印加して通電すると、カソード電極としての電極48では、水中の水素イオン(H+)と水酸化物イオン(OH-)とが下記式(1)に示すように反応する。
4H++4e-+(4OH-)→2H2+(4OH-) ・・・(1)
2H2O→4H++O2+4e- ・・・(2)
とともに、電極47においては、水に含まれる塩素イオン(塩化物イオン:Cl-)が下記式(3)に示すように反応し、塩素(Cl2)が発生する。
2Cl-→Cl2+2e- ・・・(3)
さらに、この塩素は下記式(4)に示すように水と反応し、次亜塩素酸(HClO)と塩化水素(HCl)が発生する。
Cl2+H2O→HClO+HCl ・・・(4)
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。この図に示すように、上述した循環ポンプ44、排水弁83、ポンプ95、ファンモータ107の他、オートルーバー20を開閉させるルーバー駆動モータ108、及び、上記各部に電源を供給する電源部109のそれぞれが制御部100に接続されており、制御部100の制御に従って動作する。この制御部100には、操作パネル106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、水受け皿42の第1フロートスイッチ(FS)43A及び第2フロートスイッチ(FS)43B、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(FS)110、及び、電極47、48間の導電率を検出する導電率計(導電率検出手段)49が接続されている。
なお、導電率計49は、電極47、48間の導電率、すなわち、電解槽46内の電解水の導電率を検出するように電解槽46に配置されているが、これに限定されるものではなく、水受け皿42を還流する水の導電率を計測可能に配置されればよい。
動作モードは、通常、空気除菌運転モードに選択されている。この空気除菌運転モードの選択中、マイコン101は、操作パネル106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104から入力されると、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101はルーバー駆動モータ108を動作させてオートルーバー20を開状態にさせ、その後、ファンモータ107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。この空気除菌運転の開始に伴って、マイコン101は、出力部105によって運転中であることを示す表示を行わせる。
水交換運転では、マイコン101は、排水弁83を開放し、水受け皿42内の水を外部へ排出させる。上記のように、水受け皿42の第1フロートスイッチ43Aは貯留部42Bの水位が所定の下限水位を下回るとオンに切り替わる。このため、第1フロートスイッチ43Aがオンになった時には、水受け皿42の水位が所定レベルより下がっており、水受け皿42に貯留していた水の大半が排出されたことになり、当該水受け皿42、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を含む電解水の循環経路に存在する水、すなわち空気除菌運転時に使用された電解水の大半が排出された状態となる。マイコン101は、水受け皿42の第1フロートスイッチ43Aがオンに切り替わると、排水弁83を閉鎖させ、排水を完了する。
さらに本実施の形態では、この水交換運転モード時に、電解槽46に供給する水の塩素濃度を増加させるために、水受け皿42に食塩水を供給する。以下、これらの水交換運転及び食塩水の供給を行う食塩水供給動作について説明する。
空気除菌運転の累積運転時間が所定時間に達した場合、マイコン101は、空気除菌運転を停止させてタイマカウンタ103のカウント値をリセットするとともに、後述する水交換運転回数カウンタのカウンタ値N1、導電率検出回数カウンタのカウンタ値N2、及び、食塩水供給回数カウンタのカウンタ値N3を「0」に初期化する(ステップS1)。
水交換運転が終了してから所定時間Tm1が経過すると(ステップS7:Y)、マイコン101は、処理手順をステップS2に戻すことで、導電率D1を再度検出する。
水交換運転を繰り返し実行した結果、水交換運転回数カウンタのカウンタ値N1が5回以上になった場合は(ステップS4:Y)、マイコン101は、水交換運転が不良であると判断し、インジケータランプを点滅させて、空気除菌装置1の運転を停止する(ステップS8)。
次いで、マイコン101は、食塩水を供給してからの時間T2が予め設定された所定時間Tm2以上か否か判定する(ステップS11)。この所定時間Tm2は、水受け皿42に供給された食塩水が電解槽46に流入するのに十分な時間に設定されればよく、本実施の形態の所定時間Tm2は、3分に設定されている。
導電率D2が導電率D1に比べて所定導電率Dm2以上大きい場合は(ステップS13:Y)、空気除菌運転を実行するのに十分な食塩水が水受け皿42に供給されたと判断し、食塩水供給動作を終了して、空気除菌運転を再開する。
また、空気除菌装置1は、水受け皿42に水が供給される毎に食塩水を供給するのではなく、水交換運転を行った場合、すなわち、水受け皿42の電解水を排水した後に水受け皿42に水を供給する場合のみに食塩水を供給する構成とした。この構成により、水受け皿42の水位が減少した等の理由によって、排水を行わずに水受け皿42に水を供給する場合には食塩水を供給しないため、制御を簡素化することができる。
例えば、上記実施の形態では、給水配管27を介して上水道を水受け皿42に導く構成としたが、空気除菌装置1に水を貯留する出し入れ自在な給水タンク41を設けて、この給水タンク41から水受け皿42に水が供給されるようにしてもよい。
31 送風ファン
42 水受け皿
44 循環ポンプ
46 電解槽(電解ユニット)
49 導電率計(導電率検出手段)
53 気液接触部材
90 食塩水タンク(食塩水供給手段)
101 マイコン(制御手段)
Claims (2)
- 電解ユニットによって生成された電解水を気液接触部材に供給し、この気液接触部材を湿潤させて水受け皿に環流すると共に、前記気液接触部材には送風ファンにより空気を送り、当該気液接触部材で前記電解水と前記空気とを接触させて当該空気を除菌する空気除菌装置において、
前記水受け皿に食塩水を供給する食塩水供給手段と、
前記水受け皿に貯留される水を排水し、前記水受け皿に新たな水を供給する水交換運転モードと、
前記水交換運転モードの選択時に前記食塩水供給手段を動作し、前記水受け皿に食塩水を供給する制御手段とを備え、
前記制御手段が、前記水受け皿を還流する水の導電率を検出する導電率検出手段を備え、前記水受け皿に供給する新たな水が塩素濃度の低い水道水であり、前記水交換運転時には、前記水受け皿を還流する水の導電率が所定値以下になるまで、前記水受け皿に貯留される水の排水と、新たな水の供給とを繰り返し、前記水の導電率が所定値以下に至った場合に、前記食塩水供給手段を動作し、前記水受け皿に食塩水を供給することを特徴とする空気除菌装置。 - 空気を除菌する空気除菌運転モードを有し、
前記制御手段は、所定時間毎に、前記空気除菌運転モードを停止し、前記水交換運転モードを選択した後、前記空気除菌運転モードを再開することを特徴とする請求項1に記載の空気除菌装置。
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