JP6890247B2

JP6890247B2 - 空気清浄装置

Info

Publication number: JP6890247B2
Application number: JP2017022752A
Authority: JP
Inventors: 悠坂元
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2037-02-10
Also published as: JP2018128212A

Description

本発明は、塩水を電気分解して次亜塩素酸を生成し細菌やウイルスなどの浮遊微生物を不活性化する空気清浄装置に関する。

従来、この種に関する空気清浄装置は、水道水を電気分解し次亜塩素酸を発生させ、そこに室内の空気を接触させることで細菌やウイルスを駆除するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−０５２６９８号公報

このような従来の空気清浄装置では、運転を継続、あるいは長時間放置すると、電気分解させる水道水が蒸発し、運転するための水が不足することになる。不足した水を水道水で補給させると水道水のミネラル分が徐々に蓄積し濃縮され、電気分解する水の導電率が上昇することになる。このような状態では、水の電気分解に必要な電圧が下回り、次亜塩素酸が効率的に生成しなくなる。その結果、必要な次亜塩素酸が生成されず除菌能力が低下する恐れがある。

そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、次亜塩素酸の生成に必要な電圧を確保し除菌能力の低下を防止することができることを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明に係る空気清浄装置は、次亜塩素酸を接触させて空気を清浄する空気清浄装置であって、水を電気分解する電極ユニットと、前記水を貯水し、前記電極ユニットを前記水に浸すためのトレイと、前記電極ユニットへの通電時の電極間に流れる電極電流を検知する電極電流検知手段と、前記電極ユニットへの通電時の電極間の電極電圧を検知する電極電圧検知手段と、前記電極ユニットへの前記電極電流を一定に保つように制御する電圧調整手段と、前記電極ユニットへの前記電極電流を一定に制御しているときの前記電極ユニットの電極電圧の値が所定値以下になったら前記ト
レイの水の排水報知を行う報知手段と、を備えたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、次亜塩素酸の生成に必要な電圧を確保し除菌能力の低下を防止することができる空気清浄装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気清浄装置の概観図同空気清浄装置の電極を制御するブロック図同空気清浄装置の電極への通電タイムチャートを示す図同空気清浄装置の制御フローチャート

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。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して二度目以降の説明を省略している。さらに、各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略している。
（実施の形態１）
本実施の形態１での空気清浄装置での基本構成について図１に示す。空気清浄装置の筐体１は吸込口２と吹出口３とファン７とフィルタ６とトレイ４と電極ユニット９と除菌風路８と表示・操作部１０と報知手段３１とを備えている。

吸込口２は、筐体１の内部へ空気を流入させるための開口部である。

吹出口３は、筐体１の内部の空気を排出するための開口部である。

除菌風路８は、吸込口２とフィルタ６と吹出口３を連通する。

ファン７はモータ（図示せず）に接続されており、ファン７の回転により気流を発生する。この気流は吸込口２から吹出口３への気流となり、すなわちファン７は、室内の空気を、筐体１内部を介して吹出口３に誘導する。

フィルタ６は、円盤形状をしており、ファン７を回すモータとは別のモータの駆動によって回転する。フィルタ６は、回転によりトレイ４内の電解水に浸透させて電解水を含ませさらに回転して電解水に浸らない領域で吸込口２から吹出口３に至る風路に曝される。フィルタ６は、次亜塩素酸を含んだ状態で吸込口２から吸込んだ室内の空気を通過させて空気中に含まれる菌を不活化させたり臭い物質を分解させたりする。

トレイ４は、内部に塩水５を貯める。フィルタ６は、トレイ４内の塩水５に部分的に浸透するように設けられる。

電極ユニット９は、トレイ４の内部に設置され、塩分を含む水、すなわち塩水５に浸されている。電極ユニット９は、塩水５に浸された状態で電圧を印加する。すると、塩水５の電気分解により、次亜塩素酸が生成され次亜塩素酸を含む電解水を得ることができる。

表示・操作部１０は、筐体１の側面もしくは天面に設けられ、筐体１の操作や状態の表示を行うものである。なお、空気清浄装置の動作を制御する制御部３０は、例えば表示・操作部１０に備えている。

報知手段３１は、表示・操作部１０に例えばＬＥＤとして備えられ、制御部３０からの信号を受けて点灯あるいは消灯する。なお、報知手段３１は、スピーカーで音を出力するものであってもよい。

次に図２を用いて、制御部３０について説明する。

制御部３０は、マイクロコンピュータすなわちマイコン１１と、電極電源制御回路１２と、電極電源１３と、極性切替手段１４と、電流検知手段１５と、電極電圧検知手段１６とを備えている。

電極電源制御回路１２は、後述する電圧調整手段３２から送られたＰＷＭ信号をリニアな電気信号に変換させ電極電源１３の出力の電圧を制御する。

電極電源１３は、電極電源制御回路１２から送られた電気信号に基づいて、目的の電圧を電極ユニット９へ印加する。また、電極電源１３は、通電手段３３からのオン・オフの信号を受信し電極ユニット９へ間欠通電を行う。

極性切替手段１４は、内部タイマーによって、所定の周期で電極ユニット９を構成する電極Ａ９ａと電極Ｂ９ｂの極性を切り替える。すなわち、電極Ａ９ａと電極Ｂ９ｂは、所定の周期で正極、負極を切り替えられることになる。

電流検知手段１５は、電極Ａ９ａと電極Ｂ９ｂの間に流れる電流値を、電極ユニット９の下流側で検出する。検出した電流値は、判定手段３４へ送られる。電流検知手段１５の構成の一例としては、シャント抵抗に電極電流を流して抵抗間の電位差を電流値として計測する方法などがある。なお、シャント抵抗を用いる場合は、判定手段３４での電圧判定において電極電圧検知手段１６で検知した電圧値からシャント抵抗の電圧を差し引いくように補正した方がよい。

電極電圧検知手段１６は、電極Ａ９ａと電極Ｂ９ｂの間に印加される電圧値を検出する。検出した電圧値は、判定手段３４へ送られる。

マイコン１１は、電圧調整手段３２、通電手段３３、判定手段３４をＣＰＵで実行させる。

詳しくは後述するが、電圧調整手段３２は、電極電源制御回路１２へＰＷＭ（パルス）信号を送信し、電極ユニット９に印加する電圧の大きさを制御する。

通電手段３３は、電極ユニット９の電圧の印加のオン・オフを制御する。具体的には、通電手段３３は、電極電源１３にオン・オフの信号を送信することで、電極ユニット９に通電を行う通電時間と通電を行わない（電圧の印加を停止する）非通電時間とを交互に切り替える間欠通電を行う。なお、通電手段３３は、内部タイマーによって所定の周期でオン・オフを切り替える制御を行っている。後述するが、本実施の形態において、この周期は、オン５分、オフ３０分となっている。

判定手段３４は、電流検知手段１５が検知した電流値と電極電圧検知手段１６で検知した電圧値に基づいて塩水５の導電率を算出し所定の値以上であるかどうか判定する。具体的に順を追って説明する。まず、電流検知手段１５で目的の電流値を検知して出力していることを確認する。そして、このときの電圧値を電極電圧検知手段１６により検知する。この電極電圧検知手段１６で検知した電圧値が所定の上限値Ｖ_ｍａｘを下回った場合には、導電率が一定の値以上であると判定する。所定の上限値Ｖ_ｍａｘの具体的な値は、次亜塩素酸の発生が低下し始める２．５Ｖである。そして、導電率が上限値Ｖ_ｍａｘ以上と判定されると、報知手段３１を介して使用者に対して報知を行う。

続いて、空気清浄装置の動作について、図３を参照しながら説明する。なお、図３は、電極ユニット９への通電タイムチャートである。

電極ユニット９への通電は、まず、前述のように、通電手段３３により所定のオン時間行う（通電時間）。本実施の形態では、所定のオン時間は、例えば、５分である。この通電により、電極ユニット９により塩水５の電気分解が行われ、次亜塩素酸が生成されることとなる。このオン時間は、トレイ４内の水を電気分解し、十分な次亜塩素酸が精製される時間を設定する。

続いて、通電手段３３により、所定のオフ時間の間は電極ユニット９への通電は停止（非通電時間）される。この非通電時間（オフ時間）の間に、ファン７により発生した気流を次亜塩素酸の含んだフィルタ６に通過させ、ウイルスなどに接触させ不活性化を行う。オフ時間は、例えば、３０分である。このオフ時間は、トレイ４内に生成された次亜塩素酸を消費し、十分な不活性化能力が得られなくなる時間を設定する。

極性切替手段１４は、通電手段３３による間欠通電を所定の回数繰り返した後に、電極Ａ９ａと電極Ｂ９ｂとの極性を反転（切り替え）する。これにより、電極ユニット９に金属物質等が過剰に蓄積されることを防ぐ効果があり、スケール付着による次亜塩素酸発生効率の低下を防ぐことができる。

また、電極ユニット９へ通電時間は、長い程、次亜塩素酸の生成が増加するが電極ユニット９の寿命は短くなる。有効な次亜塩素酸の濃度と電極ユニット９の寿命から電極ユニット９へ通電する時間を選定すればよく、非通電時間より通電時間を短くすることが望ましい。

ここで、本実施の形態における特徴的な部分について説明する。

従来では上記のような制御を行うことで次亜塩素酸発生効率の低下を防いでいた。しかし、使用する塩水５の塩分濃度が高くなったり、水道水のミネラル分が蓄積し、電気分解する水の導電率が上昇すると、次亜塩素酸発生に必要な電圧を印加できずに次亜塩素酸の生成ができなくなる可能性がある。そこで、このような次亜塩素酸の発生効率低下を防ぐために、本実施の形態１に係る空気清浄装置は、図４に示す処理を行うようにしている。なお、図４中のＳはステップを意味する。

まず、空気清浄装置の電源をオンにすると、電極ユニット９への通電が開始され、同時にタイマーカウントを開始する（Ｓ０１、Ｓ０２）。また、電圧調整手段３２は、空気清浄装置の電源をオンにすると、電極Ａ９ａと電極Ｂ９ｂ間に流れる電流が所定の電流値になるように電極ユニット９へ印加する電圧を調整し続ける。この所定の電流値とは、目的の次亜塩素酸の発生量により設定され、本実施の形態における具体的な数値は４００ｍＡである。

判定手段３４は、電流検知手段１５で検知した電極電流が目標の４００ｍＡに安定するかどうかを判断する。電極電流が目標の４００ｍＡに安定したと判断する条件としては、電極電流が４００ｍＡ±５％で、数秒間安定した状態を指す。この電極電流が４００ｍＡに安定するまでは、待機状態（判定手段３４にて電極電流を監視）となる。

電極電流が４００ｍＡに一定になり安定した（Ｓ０４Ｙｅｓ）ときには、電極電圧検知手段１６により電極Ａ９ａと電極Ｂ９ｂ間の電圧を測定する（Ｓ０５）。そして、測定した電極Ａ９ａと電極Ｂ９ｂ間の電圧値が所定の上限値Ｖ_ｍａｘ以上であれば（Ｓ０６Ｎｏ）、判定手段３４は、電極ユニット９への通電開始から所定時間Ａ後に電極ユニット９への通電をＯＦＦする指令を通電手段３３を介して電極電源１３に送信する（Ｓ０７）。電極Ａ９ａと電極Ｂ９ｂ間の電圧値の上限値Ｖ_ｍａｘは、次亜塩素酸が効率的に生成される電圧を設定し、具体的には前述したように約２．５Ｖ程度である。電極ユニット９への通電をオフするタイミング（切断時間Ｂ）は、次亜塩素酸の発生量に基づいて設定し、例えば、通電開始から５分後である。

電極ユニット９への通電を切断し、切断時間Ｂが経過した後に、判定手段３４は、電極ユニット９への通電時間を確認する（Ｓ０８）。このとき、電極ユニット９への通電時間の累計、すなわち、電極通電時間積算値が設定通電時間を経過していなかった場合（Ｓ０９Ｎｏ）はステップＳ０２へ移行する。電極通電時間積算値が設定通電時間を経過していた場合（Ｓ０９Ｙｅｓ）は、極性切替手段１４により極性を切替えて電極通電時間積算値をリセットしＳ０２へ移行する。ここで、設定通電時間は、電極Ａ９ａ、電極Ｂ９ｂの表面に汚れが付着しないような時間を設定する。具体的には、トレイ４内の貯水量によって決定される設計事項である。

また、判定手段３４は、ステップＳ０６において、電極Ａ９ａと電極Ｂ９ｂ間の電圧が上限値Ｖ_ｍａｘ以下であった場合（Ｓ０６Ｙｅｓ）は、導電率が過剰に高くなったと判断する。そして、電極通電を停止した後、表示・操作部１０を介して使用者に排水を促して報知する（Ｓ０６Ｙｅｓ→Ｓ０７）。

報知後は、例えば使用者が塩水５に真水を加えるなどして導電率を下げるように促す。そして、トレイ４を筐体１へセッティングすると、処理Ｓ０１、あるいは処理Ｓ０２から処理を実行する。

以上のように、電極Ａ９ａと電極Ｂ９ｂ間の電流が安定する時での電圧を計測し次亜塩素酸の発生効率が低下する電圧領域での使用を防ぎ、使用者に排水を促して適切な塩分濃度で運転させ次亜塩素酸の発生効率低下を防ぐことができる。また、塩分濃度測定のための特別な仕組みは不要であるため、低コストで実現可能である。

本発明にかかる空気清浄装置は、供給水の過剰な濃縮を防止することで次亜塩素酸の発生効率低下を抑えることができ、長期間にわたって利用する空気清浄装置として有用である。

１筐体
２吸込口
３吹出口
４トレイ
５塩水
６フィルタ
７ファン
８除菌風路
９電極ユニット
９ａ電極Ａ
９ｂ電極Ｂ
１０表示・操作部
１１マイコン
１２電極電源制御回路
１３電極電源
１４極性切替手段
１５電流検知手段
３０制御部
３１報知手段
３２電圧調整手段
３３通電手段
３４判定手段

Claims

次亜塩素酸を接触させて空気を清浄する空気清浄装置であって、
水を電気分解する電極ユニットと、
前記水を貯水し、前記電極ユニットを前記水に浸すためのトレイと、
前記電極ユニットへの通電時の電極間に流れる電極電流を検知する電極電流検知手段と、前記電極ユニットへの通電時の電極間の電極電圧を検知する電極電圧検知手段と、
前記電極ユニットへの前記電極電流を一定に保つように制御する電圧調整手段と、
前記電極ユニットへの前記電極電流を一定に制御しているときの前記電極ユニットの電極電圧の値が所定値以下になったら前記トレイの水の排水報知を行う報知手段と、
を備えた空気清浄装置。
前記電極ユニットを構成する２枚の電極に対し、印加する電圧の正負を切り替える極性切替手段を備えた請求項１記載の空気清浄装置。
前記水に浸し、空気と電気分解によって生成した次亜塩素酸を接触させるフィルタを有した請求項１または２記載の空気清浄装置。