(57)【要約】【課題】電気分解装置を備えた空気の除菌脱臭装置では被除去物由来の成分が電極に付着し安定した電解水生成ができず、予め高い生成量に設定すると塩素臭が発生するなど不具合があった。【解決手段】トレイ６上に給水タンク７と電解水を生成する電解ユニット８と電解水と被除去物を含む空気とが接触気化するフィルター部９を備え、給水タンク７からフィルター部９へと水が流れる経路を生成し、更に電解ユニット８の前方に塩タブレットを添加することで、電解水を生成する効率を向上しながら、電解水の濃度上昇を防止するものであり、これにより初期の目的を達成するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体ケースは吸気口と吹出口とを有し、
前記本体ケース内に送風手段と空気浄化手段とを設け、
前記空気浄化手段は、
水を貯水するトレイと、
前記トレイに水を供給する給水タンクと、
前記トレイ内の水で電解水を生成する電解ユニットと、
前記トレイ内の水に一部が浸漬したフィルター部とから形成し、
前記送風手段によって前記吸気口から吸い込まれた空気が前記フィルター部を介して前記吹出口へ送風される構成とし、
前記トレイは、
前記給水タンクと前記電解ユニットおよび前記フィルター部を設置する区画を有し、
前記給水タンクと前記フィルター部との間に前記電解ユニットを設置すること特徴とする空気の除菌脱臭装置。
【請求項２】
給水タンクと電解ユニットの間に塩を投入する区画を有すること特徴とする請求項１記載の空気の除菌脱臭装置。
【請求項３】
電解ユニットのフィルター部側流路が給水タンク側流路より狭いこと特徴とする請求項１または２記載の空気の除菌脱臭装置。
【請求項４】
電解ユニットを構成する電極の面積が異なることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の空気の除菌脱臭装置。
【請求項５】
フィルター部が回転式で、トレイ内の水に浸漬した浸漬部が電解ユニットから遠ざかるように回転することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の空気の除菌脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解水を使用する空気の除菌脱臭装置に関し、電解水を安定して生成し、更に電解水濃度の上昇を抑制する処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水道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行う空気除菌装置が既に提案されている。
【０００３】
この種の空気除菌装置では、電解水を長時間に亘り循環させると、この電解水に汚れが生じ、この汚れにより電解性能が低下し、除菌性能が低下する。
【０００４】
従って、除菌性能の低下を防止するために、定期的に電解水を排水する構成が考えられている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１は、電解槽と、電解槽によって生成された電解水が供給される気液接触部材と、電解槽によって生成された電解水を貯留すると共に気液接触部材から流下する電解水を受ける水受け皿と、水受け皿に貯留した電解水を汲み上げて再び気液接触部材に供給する循環ポンプと、気液接触部材に室内空気を送る送風ファンを筐体内に備えている。
【０００６】
そして、特許文献１では、筐体の上部の一室に水受け皿に水を供給するための給水タンクと、水受け皿から排水された水を受ける排水タンクとをまとめて配置し、筐体の上部の一面にこれら給水タンク及び排水タンクを取り出し可能な取出扉を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−３０６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来の電解水を添加する装置では、水に含まれる硬度、シリカ成分が濃縮して電解水を生成する電極に付着したり、空気に含まれる微生物や臭い成分が水に溶解拡散して電極に付着して電解水を生成しにくくなるため、予め過度な電解条件が設定されていた。このため、比較的きれいな空気を処理した場合は、電解水の全塩素濃度が上昇し、塩素臭が発生するなど不具合が発生し、適切な除菌脱臭処理を継続できる装置ではなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、電極への被除去物の付着を防止するとともに、電解水を効率良く生成しながら、全塩素濃度の上昇を防止することができる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、この目的を達成するために、本発明は、本体ケースは吸気口と吹出口とを有し、前記本体ケース内に送風手段と空気浄化手段とを設け、前記空気浄化手段は、水を貯水するトレイと、前記トレイに水を供給する給水タンクと、前記トレイ内の水で電解水を生成する電解ユニットと、前記トレイ内の水に一部が浸漬したフィルター部とから形成し、前記送風手段によって前記吸気口から吸い込まれた空気が前記フィルター部を介して前記吹出口へ送風される構成とし、前記トレイは、前記給水タンクと前記電解ユニットおよび前記フィルター部を設置する区画を有し、前記給水タンクと前記フィルター部との間に前記電解ユニットを設置する空気の除菌脱臭装置である。
【００１１】
トレイ上に給水タンクと電解水を生成する電解ユニットと電解水と被除去物を含む空気とが接触し、電解水が気化するフィルター部により、給水タンクからフィルター部へと水が緩やかに流れる経路を生成する。更に電解ユニットの前方に塩タブレットを添加することで、電解水の生成する効率を向上しながら、塩の濃度を調節し電解水の次亜塩素酸の上昇を防止するものであり、これにより初期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、水の流れを給水タンクから電解ユニットを経てフィルター部への一方向にすることにより、電解ユニットへの被除去物の付着を抑制することができる。更に塩タブレット投入位置を電解ユニット上流にすることにより、塩が高濃度に溶解した状態から電解を行うことができる。これらのことにより、電解水を安定して生成することができるという効果をえることができる。
【００１３】
更に、電解ユニットでの次亜塩素酸の生成量とフィルター部からの次亜塩素酸の気化量がバランスし、塩濃度がトレイで一様になった場合は次亜塩素酸の発生量が初期より低下するため、トレイの全塩素濃度が上昇しにくくなり、塩素臭の発生が抑制できるという効果をえることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１の空気浄化装置の概略図
【図２】同空気浄化装置の概略断面を示す図
【図３】（ａ）同空気浄化装置の空気浄化手段の概略構成を示す平面図、（ｂ）同空気浄化装置の空気浄化手段の概略断面を示す構成図
【図４】電解制御の説明図
【図５】全塩素濃度と塩濃度の経時変化の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施の形態１）
図１に示すように、本実施形態の空気浄化装置においては、略箱形状の本体ケース１により構成され、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。
【００１６】
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。
【００１７】
送風手段４は、本体ケース１の上部に設けられ、モータとモータにより回転する羽根車とそれらを囲むケースとから構成されるいわゆるシロッコファンとして形成されている。
【００１８】
空気浄化手段５は、水を貯水するトレイ６と、トレイ６に水を供給する給水タンク７と、トレイ６内の水で電解水を生成する電解ユニット８と、トレイ６内の水に一部が浸漬したフィルター部９とから形成されている。
【００１９】
トレイ６は、天面を開口した箱形状をしており、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。
【００２０】
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、トレイ６から着脱可能な構造となっている。
【００２１】
給水タンク７はキャップにより密閉できる構造となっているが、トレイ６に給水タンク７を設置すると、キャップに設けられた水栓が解放され、水がトレイ６に供給される構造となっている。水面が水栓まで上昇してくると、水面により給水タンク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。
【００２２】
電解ユニット８は、後述する複数枚の電極で構成されており、この電極がトレイ６内の水に浸かるように設置され、これらの電極に通電することによりトレイ６内の塩化物イオンを含む水（本実施形態では給水タンク７と電解ユニット８の間に、タブレット状の食塩を投入する塩タブスペースが設けられており、運転時に０．４５ｇの塩タブレットを投入）を電気化学的に電気分解することにより、電解水を生成させる。
【００２３】
フィルター部９は、トレイ６において電解ユニット８により生成された電解水と、送風手段４によって本体ケース１内に吸込まれた室内空気とを接触させる部材である。中空円筒状に構成され、円周部分に空気が流通可能な孔を備えたフィルター９ａを配置し、その一端がトレイ６の電解水に浸漬するように、トレイ６に回転自在に内蔵されている。そして、駆動部（図示しない）によりフィルター９ａは、浸漬部が電解ユニット８から遠ざかるように回転し、電解水と室内空気を連続的に接触させる構造となっている。
【００２４】
なお、フィルター９ａ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）、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。
【００２５】
図３に示すように、空気浄化手段５は、トレイ６に、給水タンク７、電解ユニット８、フィルター部９が搭載されるとともに、トレイ６には、給水タンク７と電解ユニット８の間に、タブレット状の食塩を投入する区画として塩タブスペース１０が設けられており、本実施形態では０．４５ｇの塩タブレットを投入している。
【００２６】
また、図３（ａ）のＡ−Ａ‘断面の概略構成を示す図３（ｂ）から分かるように、トレイ６の深さは、給水タンク７を設置する区画としての給水タンクスペース１１から、塩タブスペース１０、電解ユニット８を設置する区画としての電解ユニットスペース１２へと深くなっており、フィルター部９を設置する区画としてのフィルタースペース１３の深さは給水タンクスペース１１とほぼ同じで最も浅くなっている。
【００２７】
以上の構成において、空気浄化装置の動作を説明する。
【００２８】
給水タンク７により水道水がトレイ６に供給される。このときユーザーにより、塩タブが同時にトレイ６に投入される。塩化物イオンを含んだ水に対して、電解ユニット８により通電され、電気分解して、活性酸素種を含む電解水を生成する。
【００２９】
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、次亜塩素酸（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。
【００３０】
電解水は、フィルター部９の回転によりフィルター部９全体を順次浸漬し、送風手段４により、吸気口２から本体ケース１内に吸込まれた室内空気と接触することになる。
【００３１】
室内空気とともに本体ケース１内に吸込まれる、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９上で、電解水と接触することにより、分解、不活化などがなされ、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。
【００３２】
次に、本実施形態における特徴について説明する。
【００３３】
トレイ６内の貯水に浸漬されたフィルター部９のフィルター９ａが回転し、貯水の水面から出たフィルター部９のフィルター９ａの湿潤した部分に送風機からの送風が当たることにより、電解水が気化し、気化した水の量に応じて、給水タンク７から水が供給される。
【００３４】
すなわち、フィルター部９のフィルター９ａから水が気化する間、トレイ６内の貯水には、給水タンク７から電解ユニット８を介してフィルター部９のフィルター９ａに至る水の一方向の流れが生じることになる。
【００３５】
ここで、図３（ａ）の上面図から分かるように、電解ユニットスペース１２とフィルタースペース１３を接続する水路１４の幅Ｗ１は、電解ユニットスペース１２の幅Ｗ２より狭くなっている。
【００３６】
この狭い幅と浅い水深により、電解ユニット８を介してフィルター部９のフィルター９ａに至る水の流れを発生させることができる。
【００３７】
例えば加湿量、すなわち、フィルター部９のフィルター９ａからの水の気化量を２０ｃｃ／ｍｉｎの場合、電解ユニットスペース１２とフィルタースペース１３を接続する水路１４の幅Ｗ１を４ｃｍ、水深を１８ｍｍとすることにより、約０．５ｍｍ／１０ｓｅｃの流速の水の流れが生じる。
【００３８】
さらに、フィルター部９のフィルター９ａは、浸漬部が電解ユニット８から遠ざかるように回転するため、水路１４を電解ユニットスペース１２からフィルタースペース１３へ流れる水の流速が速くなり、電解ユニット８で生成した電解水の汚れをより抑制することができ、電極の汚れも抑制できるため、電解が長時間効率よく行われる。
【００３９】
例えば、フィルター９ａの回転が１回転／ｍｉｎであり、フィルター９ａの円筒の直径が約１２ｃｍの場合、フィルター９ａの浸漬部は約６ｍｍ／ｓｅｃの速度で水を電解ユニット８から遠ざけることになり、水路１４を電解ユニットスペース１２からフィルタースペース１３へ流れる水の流速をさらに速くすることができる。
【００４０】
この水の流れにより、塩タブスペース１０に投入された塩タブレットは電解ユニットスペース１２で溶解し、初期は高い塩濃度になる。その後、流れによりゆっくりと希釈されるが、比較的長い時間高い塩濃度に維持される。この高い塩濃度により、電解が長時間効率よく行われ、電解水が効率良く生成することができるようになる効果が得られる。更に、流れが一方向であることから、空気中の被除去物が逆流しないため、電気分解が効率良く行える。
【００４１】
次に、図４を用いて電解ユニット８について説明する。電解ユニット８は、外側に配置された２枚の第１の電極１５と中央に配置された第２の電極１６に外部の直流電源１８より所定の電流を印加されている。印加する電流の極性を極性切替装置１７により定期的に切替えることにより、電解水の生成を制御する。したがって、水に含まれるスケール成分が存在しても、電極を切替えることで電解水の生成に対して、影響を少なくすることができる。
【００４２】
第１の電極１５の電解面積は、第２の電極１６の面積よりも大きく、印加した電流の電極面積当りの電流密度は、極性切替毎に変化することになる。
【００４３】
一般的に単位面積当りの電流値（電流密度）が低いと電解水の次亜塩素酸の発生効率は低くなるため、次亜塩素酸が発生する陽極が第１の電極１５の時の方が、第２の電極１６の時より生成効率が低下する。また、電極近傍の水の流れが少ない時は、電解で発生する酸素や水素などの気泡により、上昇流が発生し、生成した次亜塩素酸も上昇することになる。電解ユニットスペース１２で生成した次亜塩素酸は、水の流れと上昇流によりフィルタースペース１３に拡散する。
【００４４】
次に電解ユニット８での電気分解について説明する。電解ユニット８に用いられる電極は例えば基材がチタンで皮膜層がＩｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）から構成される電極板である。
この電極板で塩を添加した水道水に印加すると陰極では、
４Ｈ+  ＋  ４ｅ-  ＋  （４ＯＨ-）  →  ２Ｈ2  ＋  （４ＯＨ-）
の反応が起こり水素が発生する。
陽極では、
２Ｈ2Ｏ  →  ４Ｈ+  ＋  Ｏ2  ＋  ４ｅ-
の反応が起こり酸素が発生すると同時に、
塩化物イオンが
２Ｃｌ-  →  Ｃｌ2  ＋  ２ｅ-
のように反応し、
更に水と反応して
Ｃｌ2  ＋  Ｈ2Ｏ  →  ＨＣｌＯ  ＋  ＨＣｌ
となる。この式より、塩濃度が高い方がより次亜塩素酸の発生量が多くなることが分かる。
【００４５】
これらの電解条件と図３で説明した水の流れにより、生成した次亜塩素酸は、電解ユニット８近傍を上昇し効率よくフィルター部９に供給される。
【００４６】
また、徐々に電解ユニット８近傍の塩濃度がフィルタースペース１３の方向に拡散するため、生成効率が低下するとともに、電極面積が異なる電解ユニット８での発生量の差異により、全体として次亜塩素酸濃度が上昇をしなくなる。
【００４７】
図５に電解ユニット８出口付近の次亜塩素酸を全塩素濃度として連続的に測定した結果と電解ユニット８入口付近の塩濃度の測定結果を示した。
【００４８】
図５の電解条件は、６分電解した後、４２分休止の運転を繰り返し、電解した時間が３０分に達したら極性を切替えている。図５を見ると、電解で上昇した全塩素濃度が水で希釈されることにより低下しながら、フィルター部９に常時供給されていることが推測できる。
【００４９】
これはフィルター部９への安定した水の流れが発生しているためである。極性が切り換わり、第１の電極１５が陽極になると僅かであるが、全塩素濃度の上昇が減少しているのが分かる。これは、電極密度が低くなるため、次亜塩素酸の生成が低下したためである。
【００５０】
更に、４００分経過後には塩濃度が低下しほぼ一定となり、次亜塩素酸の発生は低下する。この時、フィルター部９で気化して消失する量と発生する量が平衡し全塩素濃度が上昇しなくなる。次亜塩素酸の消費は空気に含まれる被除去物の量にも関係するが、空気環境の負荷に併せて予め電解条件を選定しておけば、余分な次亜塩素酸の生成による塩素臭などの発生は防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明にかかる空気の除菌脱臭装置は、空気中から回収した被除去物や補給水の硬度やシリカ成分による電解水の生成効率の低下を抑制し、更に電解水の主成分である次亜塩素酸の濃度上昇を抑制するので塩素臭の発生が少なく、不特定多数の人が集まる場所の除菌脱臭や介護施設など環境変化の激しい場所の除菌脱臭に有用である。
【符号の説明】
【００５２】
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  電解ユニット
９  フィルター部
９ａ  フィルター
１０  塩タブスペース
１１  給水タンクスペース
１２  電解ユニットスペース
１３  フィルタースペース
１４  水路
１５  第１の電極
１６  第２の電極
１７  極性切替装置
１８  直流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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