JP6413088B2

JP6413088B2 - 空気浄化装置

Info

Publication number: JP6413088B2
Application number: JP2015018072A
Authority: JP
Inventors: 真司吉田; 唯松本; 茂俊堀切
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2035-02-02
Also published as: JP2016140548A

Description

本発明は、水に通電することにより得られる電解水を用いて、空気中の細菌、真菌、ウイルス、臭いなどの除去を行う空気浄化装置に関するものである。

従来のこの種の空気浄化装置の構造は、以下のようになっていた。

すなわち、水を電気分解して電解水を生成させ、この電解水をフィルター部に供給し、空気と電解水を接触させ、空気中に細菌、ウイルス、臭気等の除去を図る構成となっていた（例えば下記特許文献１）。

特開２０１２−０５２６９９号公報

この種の電解水を室内空気に接触させて、細菌、ウイルス、臭気などの除去を行う空気浄化装置においては、除菌・脱臭効果を高めることが求められる。

一方で、除菌・脱臭効果を高めると、装置内への負荷が増大し、フィルターの洗浄などのメンテナンス頻度も増える。

そこで、本発明は上記課題を解決するものであり、除菌、脱臭性能を高めながらも、メンテナンスの負担を軽減することができる空気浄化装置を提供することを目的としている。

そして、この目的を達成するために本発明は、吸気口と吹出口とを有した本体ケースと、
前記本体ケース内には、空気浄化手段と、前記吸気口から前記空気浄化手段を介して前記吹出口までを連通する空気流路と、前記空気流路に前記吸気口から空気を送風する送風手段とを備え、前記空気浄化手段は、少なくとも電解ユニットとフィルター部とを備え、前記電解ユニットは、陽イオン交換膜を備えた電気分解装置であって、酸性の電解水とアルカリ性の電解水を生成するものであり、前記フィルター部は、回転軸を備えた中空円筒状のフィルターとこのフィルターの側面の一部を浸漬する貯水槽とを備えたものであり、前記貯水槽は、前記回転軸に平行な二つの側面の上部にそれぞれ、前記フィルターの側面に対向し、酸性の電解水を供給する第一供給路とアルカリ性の電解水を供給する第二供給路とを供えたものであり、前記第一供給路は、前記フィルターが前記貯水槽内から上昇する側に、前記第二供給路は、前記フィルターが前記貯水槽内へ水没する側に配置したものである。

そして、フィルターが前記貯水槽内の水から上昇する側に酸性の電解水が、前記フィルターが前記貯水槽内へ水没する側にアルカリ性の電解水が供給されることにより、初期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、フィルター部でフィルターが貯水槽内の水から上昇する側に酸性の電解水が、貯水槽内へ水没する側にアルカリ性の電解水が供給されることにより、フィルターに接触させる空気の除菌・脱臭効果が向上されるとともに、フィルター上に付着した有機汚れなどに対して貯水槽内での洗浄効果が向上される。よって、除菌、脱臭性能を高めながらも、フィルターの洗浄メンテナンスの負担を軽減する効果を得ることが出来る。

本発明の空気浄化装置の概略図同空気浄化装置の概略断面を示す図実施の形態１の空気浄化装置のＡＡ断面によるトレイ部の概略構成を示す図実施の形態１の空気浄化装置のフィルター部の周辺概略構成を示す図イオン交換膜法による電気分解の概略図ｐＨと次亜塩素酸の存在比率図

本発明の請求項１記載の空気浄化装置は、吸気口と吹出口とを有した本体ケースと、前記本体ケース内には、空気浄化手段と、前記吸気口から前記空気浄化手段を介して前記吹出口までを連通する空気流路と、前記空気流路に前記吸気口から空気を送風する送風手段とを備え、前記空気浄化手段は、少なくとも電解ユニットとフィルター部とを備え、前記電解ユニットは、陽イオン交換膜を備えた電気分解装置であって、酸性の電解水とアルカリ性の電解水を生成するものであり、前記フィルター部は、回転軸を備えた中空円筒状のフィルターとこのフィルターの側面の一部を浸漬する貯水槽とを備えたものであり、前記貯水槽は、前記回転軸に平行な二つの側面の上部にそれぞれ、前記フィルターの側面に対向し、酸性の電解水を供給する第一供給路とアルカリ性の電解水を供給する第二供給路とを供えたものであり、前記第一供給路は、前記フィルターが前記貯水槽内から上昇する側に、前記第二供給路は、前記フィルターが前記貯水槽内へ水没する側に配置したものである。

これにより、フィルター部でフィルターが貯水槽内の水から上昇する側に酸性の電解水が、貯水槽内へ水没する側にアルカリ性の電解水が供給されることにより、フィルターに接触させる空気の除菌・脱臭効果が向上されるとともに、フィルター上に付着した有機汚れなどに対して貯水槽内での洗浄効果が向上される。よって、除菌、脱臭性能を高めながらも、フィルターの洗浄メンテナンスの負担を軽減する効果を得ることが出来る。

また、請求項２記載の空気浄化装置は、前記第一供給路の底面を前記貯水槽内へ突出させたものである。

これにより、酸性の電解水が貯水槽内へ流れる際に、酸性の電解水は、第一供給路の底面が貯水槽内に突出しているので、貯水槽内へ流れる際に、フィルターの回転方向によって、水面上方に押し上げられることとなり貯水槽内に拡散しにくくなり、ｐＨや濃度を維持したままフィルターに接触することができる。つまり、濃度の高い酸性の電解水をフィルターに供給して、フィルターが空気と接触する部分で、主に除菌・脱臭効果が高い次亜塩素酸の存在比率が高い酸性の電解水の濃度が高くなり、除菌・脱臭効果が向上される。

また、請求項３記載の空気浄化装置は、前記空気浄化手段は、トレイと、このトレイ内に配置した、給水タンク装着部、前記電解ユニット、前記フィルター部、前記電解ユニットから前記フィルター部へ酸性の電解水およびアルカリ性の電解水を供給する第一水路および第二水路とを備え、前記第一水路と第一供給路および前記第二水路と第二供給路を接続したものである。

これにより、給水タンク装着部から供給された水を電解ユニットで酸性の電解水およびアルカリ性の電解水に電気分解し、それぞれの電解水を前記第一水路と前記第二水路を通じて第一供給路と第二供給路へ供給することができ、フィルター部でフィルターが貯水槽内の水から上昇する側に酸性の電解水が、貯水槽内へ水没する側にアルカリ性の電解水が供給されることとなる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態の空気浄化装置は、略箱形状の本体ケース１を備えている。本体ケース１の両側面には、略四角形状の吸気口２を設け、また本体ケース１の天面には、略四角形状の吹出口３を設けている。

図２に示すように、この本体ケース１内には、送風手段４と空気浄化手段５を備えている。

送風手段４は、本体ケース１の上部に設けられ、モータと、このモータにより回転する羽根車と、それらを囲むケースシングとから構成したシロッコファンである。

空気浄化手段５は、天面を開口した箱形状のトレイ６と、このトレイ６内に配置した、給水タンク装着部８、電解ユニット９、フィルター部１０、電解ユニット９からフィルター部１０へ酸性の電解水およびアルカリ性の電解水を供給する第一水路１４ａおよび第二水路１４ｂとを備えている。

トレイ６は、水を貯水できる構造となっており、本体ケース１の下部に配置され、本体ケース１から水平方向にスライドして着脱可能となっている。

給水タンク７は、本体ケース１内部の正面側に、トレイ６に内蔵される形で設置され、給水タンク装着部８から着脱可能な構造となっている。

給水タンク７は水栓１１を設けたキャップ１２により密閉できる構造となっている。トレイ６の給水タンク装着部８に給水タンク７を設置すると、キャップ１２に設けた水栓１１が解放し、水をトレイ６に供給する構造となっている。水面が水栓１１まで上昇してくると、水面により水栓１１が閉じて給水タンク７が密閉され、水の供給が停止し、常に一定量の水を供給することができる。

そして、図３、４に示すように、電解ユニット９は、少なくとも一対の電極であるアノード９ａとカソード９ｃと、陽イオン交換膜９ｂとによって構成された電気分解装置である。これらの電極がトレイ６内の水に浸かるように設置されている。

トレイ６内の塩化物イオンを含む水を貯水しておき、これらの電極に通電することにより電気分解することができ、次亜塩素酸を含む電解水を生成することとなる。塩化物イオンを含む水は、例えば、水道水に塩化ナトリウムを溶解させた水を用いることができる。

また、トレイ６内は、アノード９ａと陽イオン交換膜９ｂとカソード９ｃを平行に配置して、陽イオン交換膜９ｂによって仕切られた第一水路１４ａと第二水路１４ｂとを形成している。第一水路１４ａは、アノード９ａと陽イオン交換膜９ｂによって分けられた領域から、第二水路１４ｂは、カソード９ｃと陽イオン交換膜９ｂによって分けられた領域から、それぞれフィルター部１０へ電解水を供給するように設けられている。

また、フィルター部１０は、回転軸１３を備えた中空円筒状のフィルター１０ａと、フィルター１０ａの最下部を中心に側面の一部を浸漬する貯水槽１６とを備えたものである。
フィルター１０ａには側面部を空気が流通可能な孔を備えており、側面の一部を順次トレイ６の電解水に浸漬できるように、トレイ６に回転自在に内蔵されている。

また、貯水槽１６はフィルターの回転軸１３に平行な二つの側面の上部に、フィルター１０ａの側面に対向した第一供給路１５ａと第二供給路１５ｂをそれぞれ備えている。つまり、第一供給路１５ａは、フィルター１０ａが貯水槽１６内から上昇する側に、第二供給路１５ｂは、フィルター１０ａが貯水槽１６内へ水没する側に配置している。

そして、第一水路１４ａと第一供給路１５ａおよび第二水路１４ｂと第二供給路１５ｂを接続している。

なお、トレイ６およびフィルター部１０を構成する材料としては、電解水に反応性の少ない材料、即ち、電解水による劣化が少ない材料、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・テレフタラート樹脂）、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等）、セルロース系材料又はセラミック系材料等が使用され、本実施例では、ポリエステルが採用される。

以上の構成において、空気浄化装置の動作を説明する。

給水タンク７により水道水がトレイ６内に供給される。このときユーザーにより、塩化ナトリウムが同時にトレイ６に投入される。電解ユニット９において通電されると、主には図５に示すような電気分解反応をして、アノード９ａ側では主に次亜塩素酸を含む酸性の電解水となり、カソード９ｃ側ではアルカリ性の電解水が生成される。また、電解水には活性酸素種も含まれている。

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、ヒドロキシラジカル、或いは過酸化水素といった所謂狭義の活性酸素に、オゾン、次亜ハロゲン酸等といった所謂広義の活性酸素を含むものである。

アノード９ａ側の酸性電解水とカソード９ｃ側のアルカリ性電解水は、それぞれ第一水路１４ａと第二水路１４ｂを別々に通り、酸性の電解水は第一供給路１５ａからフィルター１０ａが貯水槽１６内から上昇する側へ供給され、フィルター１０ａに浸み込むことで、室内空気と接触する。アルカリ性の電解水は、第二供給路１５ｂからフィルター１０ａが貯水槽１６内へ水没する側へ供給され、貯水槽１６内でフィルター１０ａの水没した直後の側面をアルカリ性にする。

ここで、次亜塩素酸とｐＨの関係を図６にて説明する。

図６は次亜塩素酸と次亜塩素酸イオンの存在比率とｐＨとの関係を示している。
縦軸は次亜塩素酸の比率であるため、曲線の下側が次亜塩素酸の比率で、上側は次亜塩素酸イオンの比率を示している。

文献「Ｍｏｒｒｉｓ，Ｊ．Ｃ．：Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，７０，３７９８（１９６６）」によると、次亜塩素酸の酸解離定数は、ｐＫａ＝７．５（２５℃）であり、ｐＨ＝５では次亜塩素酸の存在比率が９５％以上、ｐＨ＝１０では次亜塩素酸イオンの存在比率が９５％以上となる、ということが知られている。

また、文献「Ｆｕｋｕｚａｋｉ，Ｓ．：ＢｉｏｃｏｎｔｒｏｌＳｃｉ．，１１，１４７（２００６）」によると、次亜塩素酸と次亜塩素酸イオンでは、脱臭・除菌、洗浄効果に違いがあり、除菌・脱臭には次亜塩素酸が、洗浄には次亜塩素酸イオンが効果を発揮しやすい、ということが知られている。

すなわち、電解水中のｐＨが酸性であれば、除菌・脱臭に効果的な次亜塩素酸の比率が高くなり、逆に電解水中のｐＨがアルカリ性であれば、洗浄効果の高い次亜塩素酸イオンの比率が高くなる。

そこで、フィルター１０ａの貯水槽１６内から上昇する側は、主に酸性電解水を浸み込ませており、送風手段４が吸気口２から吸気した室内空気を貯水槽１６内から上昇した部分に送風することで、空気中の細菌、真菌（カビ）、ウイルス、臭い成分などは、フィルター部１０上で、分解、不活化がなされる。そして、分解、不活化によって浄化された空気が、吹出口３から室内に供給されることになる。

また、フィルター１０ａの貯水槽１６内へ水没する側には、アルカリ性電解水を供給して、アルカリ性電解水が貯水槽１６内に溜まりやすくしているため、アルカリ性電解水によって有機汚れなどをフィルター１０ａから取り除くなどの効果を発揮し、フィルター部１０の洗浄をすることになる。

特に、第一供給路１５ａの底面１７ａが貯水槽１６内へ突出していることが望ましい。

こうすることで、酸性の電解水が貯水槽１６内へ流れ込む際に、酸性の電解水は貯水槽１６内へ突出した底面１７ａによって遮られ、さらにフィルターの回転方向によって、水面１６ａを上方に押し上げられることとなり貯水槽内へ拡散しにくくなる。これにより、供給して酸性の電解水は、ｐＨと濃度を維持したままフィルターに接触させることができる。つまり、濃度の高い酸性の電解水をフィルターに供給し、フィルターが空気と接触する部分で、主に除菌・脱臭効果が高い次亜塩素酸の存在比率が高い酸性の電解水の濃度が高くなり、除菌・脱臭効果が向上される。

また、上記貯水槽１６内へ突出した底面１７ａの先端は、フィルターの回転方向に屈曲していてもよく、この場合はフィルターの回転方向の逆側へ電解水が流れにくくなることで、酸性の電解水は、ｐＨと濃度を維持したままフィルター１０ａに接触させることがさらに容易にできるので、除菌・脱臭効果が向上される。

また、第二供給路１５ｂの底面１７ｂが貯水槽１６内へ突出してもよく、加えて底面１７ｂの先端がフィルターの回転方向に屈曲していることで、アルカリ性電解水のｐＨと濃度を維持したまま水没していくフィルター１０ａに接触させることができるので、フィルター洗浄効果が向上される。

以上のように、本実施例によれば、除菌、脱臭性能を高め、フィルターメンテナンス負荷を低減することができる空気浄化装置を提供することができる。

家庭用や事務用、公共空間などの、除菌・脱臭などの空気浄化装置としての活用が期待されるものである。

１本体ケース
２吸気口
３吹出口
４送風手段
５空気浄化手段
６トレイ
７給水タンク
８給水タンク装着部
９電解ユニット
９ａアノード
９ｂ陽イオン交換膜
９ｃカソード
１０フィルター部
１０ａフィルター
１１水栓
１２キャップ
１３回転軸
１４ａ第一水路
１４ｂ第二水路
１５ａ第一供給路
１５ｂ第二供給路
１６貯水槽
１７ａ底面
１７ｂ底面

Claims

吸気口と吹出口とを有した本体ケースと、前記本体ケース内には、空気浄化手段と、前記吸気口から前記空気浄化手段を介して前記吹出口までを連通する空気流路と、前記空気流路に前記吸気口から空気を送風する送風手段とを備え、前記空気浄化手段は、少なくとも電解ユニットとフィルター部とを備え、前記電解ユニットは、陽イオン交換膜を備えた電気分解装置であって、酸性の電解水とアルカリ性の電解水を生成するものであり、前記フィルター部は、回転軸を備えた中空円筒状のフィルターとこのフィルターの側面の一部を浸漬する貯水槽とを備えたものであり、前記貯水槽は、前記回転軸に平行な二つの側面の上部にそれぞれ、前記フィルターの側面に対向し、酸性の電解水を供給する第一供給路とアルカリ性の電解水を供給する第二供給路とを供えたものであり、前記第一供給路は、前記フィルターが前記貯水槽内から上昇する側に、前記第二供給路は、前記フィルターが前記貯水槽内へ水没する側に配置した空気浄化装置。
前記第一供給路の底面は前記貯水槽内へ突出させた請求項１記載の空気浄化装置。
前記空気浄化手段は、トレイと、このトレイ内に配置した、給水タンク装着部、前記電解ユニット、前記フィルター部、前記電解ユニットから前記フィルター部へ酸性の電解水およびアルカリ性の電解水を供給する第一水路および第二水路とを備え、前記第一水路と第一供給路および前記第二水路と第二供給路を接続した請求項１から２記載の空気浄化装置。