(57)【要約】【課題】小型・軽量でありながら、長寿命で大量のイオンを含んだ微細水滴の噴霧が可能であり、脱臭・除菌・殺菌・防カビ・アレルゲン除去効果の高い空気浄化装置を提供する。【解決手段】貯水タンク２と貯水タンク２に貯めた水３をある一定の圧力で搬送し、押出するポンプ５と、前記ポンプ５によって押し出された水を噴霧するための単一もしくは複数の微小孔１４を持つノズル部６と、前記ノズル部６の近傍に配置された針状電極９と、同じく前記ノズル部６の近傍に配置された対向電極８と、前記ノズル部６及び前期針状電極９と前記対向電極８との間に高電圧を印加する電圧印加部１０とを備え、前記ノズル部６及び前記針状電極９に高電圧を印加し、前記対向電極８をアースに接続して、前記ノズル部６より噴霧された水滴を微細化することを特徴とする空気浄化装置１。【選択図】図１
2006212588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水タンクと、タンクに貯めた水を押出する小型のポンプと、前記ポンプによって押し出された水を搬送する水路と、前記水路を通って搬送された水を噴霧するための単一もしくは複数の小孔を持つノズル部と、前記ノズル部と接触するように配置されるかあるいは、前記ノズル部の近傍に配置された単一もしくは複数の針状電極と、前記ノズル部及び前記針状電極の近傍に配置された対向電極と、前記ノズル部及び前記針状電極と前記対向電極との間に高電圧を印加する電圧印加部とを備え、前記ノズル部及び前記針状電極に高電圧を印加し、前記対向電極をアースに接続して、前記ノズル部より噴霧された水滴を微細化することを特徴とする空気浄化装置。
【請求項２】
ノズル部が、単一もしくは複数の小孔を持つ導電性のプレートと、水路と前記プレートの間に配置され、前記プレートに水を行き渡らせるように中空となった絶縁性のプレート支持体からなることを特徴とする請求項１記載の空気浄化装置。
【請求項３】
送風機を備え、前記送風機により微細化された水滴を空気浄化装置外に吹出すことを特徴とする請求項１または２記載の空気浄化装置。
【請求項４】
水が噴霧される方向に先端がむくように、針状電極をプレートと垂直方向に一体化して設けることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気清浄装置。
【請求項５】
対向電極が、ノズル部より後方もしくはプレート支持体の表面に配置されていることを特徴とする請求項４記載の空気浄化装置。
【請求項６】
対向電極を円筒形状とし、ノズル部の周りを囲むように配置されたことを特徴とする請求項４または５記載の空気浄化装置。
【請求項７】
単一もしくは複数の針状電極が対向電極と一定の間隔をおいた位置で、且つ、前記針状電極の先端が前記対向電極の中心に向けられるように設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気浄化装置。
【請求項８】
対向電極を円筒形状もしくは格子状とすることを特徴とする請求項７記載の空気浄化装置。
【請求項９】
凝集した水滴を再び貯水タンクに回収することを特徴とする請求項７または８記載の空気浄化装置。
【請求項１０】
ポンプが圧電素子を用いたダイヤフラム式の小型なポンプであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の空気浄化装置。
【請求項１１】
ダイヤフラム式ポンプに与える電圧及び周波数を制御し、空中に噴霧する微細水滴の量を任意に変化させることを特徴とする請求項１０記載の空気浄化装置。
【請求項１２】
微細水滴が除菌あるいは抗ウィルス成分を含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の空気浄化装置。
【請求項１３】
上記除菌あるいは抗ウィルス成分がカテキン、タンニン酸、銀錯体イオン、次亜塩素酸イオン、過酸化水素、もしくはアルコールであることを特徴とする請求項１２記載の空気浄化装置。
【請求項１４】
微細水滴が脱臭作用を有する成分を含むことを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の空気浄化装置。
【請求項１５】
上記脱臭成分がゼオライト、ビタミン等、化学あるいは物理吸着作用を有する成分であることを特徴とする請求項１４記載の空気浄化装置。
【請求項１６】
上記脱臭成分が過酸化水素、酸化チタン等、酸化作用を有する成分であることを特徴とする請求項１４記載の空気浄化装置。
【請求項１７】
微細水滴が抗アレルゲン作用を有する成分を含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の空気浄化装置。
【請求項１８】
上記抗アレルゲン成分がカテキン、タンニン酸、還元剤であることを特徴とする請求項１７記載の空気浄化装置。
【請求項１９】
微細水滴がアロマ成分を含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の空気浄化装置。
【請求項２０】
上記アロマ成分がローズマリー、ミント、ラベンダー、もしくはフィトンチッドの抽出成分であることを特徴とする請求項１９記載の空気浄化装置。
【請求項２１】
ノズル部の上流側に上記成分を担持した不織布を設けたことを特徴とする請求項１乃至２０のいずれかに記載の空気浄化装置。
【請求項２２】
上記請求項１乃至２１のいずれかに記載の空気浄化装置を備えることを特徴とした空気清浄機。
【請求項２３】
上記請求項１乃至２１のいずれかに記載の空気浄化装置を備えることを特徴とした加湿器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電霧化技術を利用した、室内に浮遊する悪臭、浮遊菌、カビ、アレルゲン物質などを空中内で捕捉して、除去するための空気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、静電霧化の技術を利用して、集塵、脱臭、殺菌を行うものが特許文献１や特許文献２等により提案されている。ここで、静電霧化とは、水等の液体に高電圧を印加すると、表面に働く静電気力によって不安定になり、液面や液滴が分裂して水が霧化する現象のことである。
【０００３】
上記特許文献１に示されるものにあっては、ポンプ等の輸送手段によって送られてくる液体を導電性、または半導電性材料で造られ、且つ、高電圧が印加された吐出ノズルを通して空間内にイオン化された液体を噴霧するようにしたものであり、また、上記特許文献２に示されるものにおいては、空気清浄機内部のフィルタの下流部に配置された水タンクと水タンクより水を搬送する棒状吸水体と棒状吸水体に対向するように配置された対向電極と、棒状吸水体と対向電極との間に高電圧を印加する電圧印加部とを備え、棒状給水体と対向電極との間に高電圧を印加することにより棒状給水体の先端の水が霧化してミストを発生させ、フィルタにより浄化された空気と共に、ミストを室内に拡散させるようにしたものである。
【特許文献１】特開２００１−１４９４６０号公報
【特許文献２】特開２００４−０８５１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に示された従来例にあっては、例えば、工事現場や廃棄物処理場等のような比較的大きく、多少の騒音は気にならない空間においての集塵、脱臭、殺菌には利用することができるが、家庭内空間やオフィス等のような狭い空間や、人が生活する空間において利用するには水の噴霧量が多すぎることや、床面部や下側部を接地しなくてはならないなど、実用的とは言えなかった。また、ポンプ等の液体輸送手段を小型化する工夫が施されておらず、装置の小型化に配慮した構造となっていないことや、液体輸送量を制御する手段を備えていないことから任意の量の液体を必要なときに供給する構造となっていない。
【０００５】
一方、上記特許文献２に示された従来例にあっては、水を搬送する手段として吸水材を用いているため強制的に水を搬送することができず、霧化量としては微量であり、室内空間全体に微細水を行き渡らせるには不十分であるといえる。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、装置の小型、軽量、低コスト化と、水の噴霧量を任意に制御することにより家庭内空間やオフィス等で使用することができ、また、長寿命で大量のイオンを含んだ微細水滴の噴霧が可能な、脱臭・除菌・殺菌・防カビ・アレルゲン除去効果の高い空気浄化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の空気浄化装置は、請求項１記載の通り、貯水タンクと、タンクに貯めた水を押出する小型のポンプと、前記ポンプによって押し出された水を搬送する水路と、前記水路を通って搬送された水を噴霧するための単一もしくは複数の小孔を持つノズル部と、前記ノズル部と接触するように配置されるかあるいは、前記ノズル部の近傍に配置された単一もしくは複数の針状電極と、前記ノズル部及び前記針状電極の近傍に配置された対向電極と、前記ノズル部及び前記針状電極と前記対向電極との間に高電圧を印加する電圧印加部とを備え、前記ノズル部及び前記針状電極に高電圧を印加し、前記対向電極をアースに接続して、前記ノズル部より噴霧された水滴を微細化することを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２記載の空気浄化装置は、請求項１記載の空気浄化装置において、ノズル部が、単一もしくは複数の小孔を持つ導電性のプレートと、水路と前記プレートの間に配置され、前記プレートに水を行き渡らせるように中空となった絶縁性のプレート支持体からなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３記載の空気浄化装置は、請求項１または２記載の空気浄化装置において、ノズル部後方に送風機を設けることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項４記載の空気浄化装置は、請求項１乃至３記載の空気浄化装置において、水が噴霧される方向に先端がむくように、針状電極をプレートと垂直方向に一体化して設けることを特徴とするものである。ここで、一体化とは上記針状電極と前記プレートを互いに通電するように接合することである。
【００１１】
また、請求項５記載の空気浄化装置は、請求項４記載の空気浄化装置において、対向電極が、ノズル部より後方もしくはプレート支持体の表面に配置されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項６記載の空気浄化装置は、請求項４または５記載の空気浄化装置において、対向電極を円筒形状とし、ノズル部の周りを囲むように配置されたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項７記載の空気浄化装置は、請求項１乃至３記載の空気浄化装置において、単一もしくは複数の針状電極が対向電極と一定の間隔をおいた位置で、且つ、前記針状電極の先端が前記対向電極の中心に向けられるように設けられたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項８記載の空気浄化装置は、請求項７記載の空気浄化装置において、対向電極を円筒形状もしくは格子状とすることを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項９記載の空気浄化装置は、請求項７または８記載の空気浄化装置において、凝集した水滴を再び貯水タンクに回収することを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項１０記載の空気浄化装置は、請求項１乃至９いずれかに記載の空気浄化装置において、ポンプが圧電素子を用いたダイヤフラム式の小型ポンプであることを特徴とするものである。ここで、圧電素子とは電気エネルギーを機械エネルギーに変換する素子である。具体的には内部に向きと大きさが変動する電場を与えることで微小変位の伸縮運動をする素子であり、ダイヤフラム式とはポンプ室の一部を弾性の隔膜（ダイヤフラム）で形成し、隔膜の伸縮運動によりポンプ室の容積を増減させ、さらにポンプの入り口と出口にそれぞれ逆止弁を設置することで液体や気体を一方方向に流す輸送方式であり、圧電素子を用いたダイヤフラム式ポンプとは、圧電素子によって隔膜を上下運動させることで液体や気体の搬送を行うポンプのことである。
【００１７】
また、請求項１１記載の空気浄化装置は、請求項１０記載の空気浄化装置において、ダイヤフラム式ポンプに与える電圧及び周波数を制御し、空中に噴霧する微細水滴の量を任意に変化させることを特徴とするものである。
【００１８】
また、請求項１２記載の空気浄化装置は、請求項１乃至１１いずれかに記載の空気浄化装置において、微細水滴が除菌あるいは抗ウィルス成分を含むことを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項１３記載の空気浄化装置は、請求１２記載の空気浄化装置において、除菌あるいは抗ウィルス成分がカテキン、タンニン酸、銀錯体イオン、次亜塩素酸イオン、過酸化水素、もしくはアルコールであることを特徴とするものである。
【００２０】
また、請求項１４記載の空気浄化装置は、請求項１乃至１１いずれかに記載の空気浄化装置において、微細水滴が脱臭作用を有する成分を含むことを特徴とするものである。
【００２１】
また、請求項１５記載の空気浄化装置は、請求項１４記載の空気浄化装置において、脱臭作用を有する成分がゼオライト、ビタミン等の化学吸着あるいは物理吸着作用を有する成分であることを特徴とするものである。
【００２２】
また、請求項１６記載の空気浄化装置は、請求項１４記載の空気浄化装置において、脱臭作用を有する成分が過酸化水素、酸化チタン等、酸化作用を有する成分であることを特徴とするものである。
【００２３】
また、請求項１７記載の空気浄化装置は、請求項１乃至１１いずれかに記載の空気浄化装置において、微細水滴が抗アレルゲン作用を有する成分を含むことを特徴とするものである。
【００２４】
また、請求項１８記載の空気浄化装置は、請求項１７記載の空気浄化装置において、抗アレルゲン作用を有する成分がカテキン、タンニン酸、還元剤であることを特徴とするものである。
【００２５】
また、請求項１９記載の空気浄化装置は、請求項１乃至１１いずれかに記載の空気浄化装置において、微細水滴がアロマ成分を含むことを特徴とするものである。
【００２６】
また、請求項２０記載の空気浄化装置は、請求項１９記載の空気浄化装置において、アロマ成分がローズマリー、ミント、ラベンダー、フィトンチッドの抽出成分であることを特徴とするものである。
【００２７】
また、請求項２１記載の空気浄化装置は、請求項１乃至２０いずれかに記載の空気浄化装置において、ノズル部の上流側に上記成分を担持した不織布を設けることを特徴とするものである。
【００２８】
また、請求項２２記載の空気清浄機は、請求項１乃至２１いずれかに記載の空気浄化装置を備えることを特徴としたものである。
【００２９】
また、請求項２３記載の加湿器は、請求項１乃至２１いずれかに記載の空気浄化装置を備えることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、小型、軽量、低コスト、低騒音でありながら、長寿命で大量のイオンあるいは活性基を含んだ微細水滴の噴霧が可能であり、脱臭・除菌・殺菌・防カビ・抗アレルゲン作用、リフレッシュ効果の高い空気浄化装置を提供することができる。また、上記空気浄化装置を利用して空気清浄効果の高い空気清浄機や加湿器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の請求項１記載の発明は、貯水タンクと、タンクに貯めた水を押出する小型のポンプと、前記ポンプによって押し出された水を搬送する水路と、前記水路を通って搬送された水を噴霧するための単一もしくは複数の小孔を持つノズル部と、前記ノズル部と接触するように配置されるかあるいは、前記ノズル部の近傍に配置された単一もしくは複数の針状電極と、前記ノズル部及び前記針状電極の近傍に配置された対向電極と、前記ノズル部及び前記針状電極と前記対向電極との間に高電圧を印加する電圧印加部とを備え、前記ノズル部及び前記針状電極に高電圧を印加し、前記対向電極をアースに接続して、前記ノズル部より噴霧された水滴を微細化することを特徴とするものである。
【００３２】
また、請求項２記載の発明は、ノズル部が、単一もしくは複数の小孔を持つ導電性のプレートと、水路と前記プレートの間に配置され、前記プレートに水を行き渡らせるように中空となった絶縁性のプレート支持体からなることを特徴とするものである。
【００３３】
ノズル部を構成するプレートは、プレートの板厚を薄くすることで、マイクロオーダーの微小孔を設けたとしても圧力損失を抑えることができ、また、プレートに微小孔を加工する際、孔径および微細孔の数を細かに制御できるため、ポンプの排圧に合わせた最良のプレートを容易に形成することができる。こうすることで、排圧の低い小型のポンプでもプレートから極細の水柱を吐出することが可能となる。プレートから吐出された水柱は極細であるため、プレートに高電圧を印加することで効率よく静電霧化させて微細な水粒を発生させることが可能となる。また、ノズル部近傍に対向電極を設置して、プレートに高電圧を印加し、対向電極をアースに接続することでプレートの微小孔から発射された水粒は過剰の電荷が与えられ、そして過剰に与えられた電荷を保持するだけの表面積を得ようとして分裂を起こすことによって、さらに微細化され微細水滴となり、イオン風に乗せて放出できる。また、プレートと対向電極との間の大きな電位差のために起こる極微小の放電によってプレート近傍に存在する空気分子の一部は電離し、イオンおよび活性基に変換されると同時にプレートの小孔から供給された微小水滴に溶け込むことによって、微細水滴にイオンおよび活性基を内包させることができる。ここでいうイオンとは酸素や水蒸気などの気体分子が電子と衝突して電離する際に得られる空気イオンのことであり、具体的には酸素に電子が結合したＯ2-などが挙げられる。また活性基とは酸素や水蒸気などの気体分子が電離する際に得られる酸化作用の強い反応体であり、代表としてＯＨ・（ＯＨラジカル）等が挙げられる。なお、ノズル部近傍とは、電極間に極微少の放電電流が流れ得る距離であり、例えば、マイナス数ｋＶの電圧をノズル部に印加する場合、対向電極は１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度離すと良い。また、突起のないプレートにおいては、対向電極との間に空気の過剰な電離が起きて大きな放電が起こることはないために放電によりオゾンが過剰に発生することを抑制することができるという作用を有する。更に、ノズル部近傍に針状電極を設置し、高電圧を印加することで、針先端部と対向電極との間で起こる放電によりイオン及び活性基の発生量を大幅に向上させることができる。且つ、プレートから発射された電荷を持った微細水滴は、針状電極が生み出す電場により反発力を受け、さらに広範囲にわたって拡散させることができる。これらのことから、装置を小型、軽量化することができ、設置場所を問わず室内空間に長寿命且つ多量のイオンを含んだ微細水滴を放出することが可能である。
【００３４】
また、請求項３記載の発明は、送風機を備え、前記送風機により微細化された水滴を空気浄化装置外に吹出すことを特徴とするものである。
【００３５】
静電霧化により微細化された水粒は、送風機の風で容易に細かく砕かれ、さらに微細化し、イオン化する。目に見えなくなるほど微細化した水粒は、送風機の風に乗って室内の広い範囲にわたって拡散させることができるという作用を有する。
【００３６】
また、請求項４記載の発明は、水が噴霧される方向に先端がむくように、針状電極をプレートと垂直方向に一体化して設けることを特徴とするものである。
【００３７】
プレートの中心に針状電極を取り付け、その同心円状に微小孔を設ける。こうすることでプレートと針状電極が互いに通電可能になるので、特に配線を必要とせず、装置の構造が簡略化される。また、針状電極をプレートの中心に配置することで、針の先端を中心に微細水滴を放射状に噴霧することができるという作用を有する。
【００３８】
また、請求項５記載の発明は、対向電極が、ノズル部より後方もしくはプレート支持体の表面に配置されていることを特徴とするものである。
【００３９】
対向電極をノズル部の後方周囲もしくは絶縁性のプレート支持体の表面に、プレートと接触しないように設ける。こうすることで静電霧化によりイオン化した微細水滴は後方から対向電極による引力を受ける。しかし、プレートより吐出される勢いが勝るため、微細水滴がプレートを中心として同心円上に広角に拡散される。そのため、凝集によって水滴の大きさを増加させることなく、また対向電極に付着させることなく全ての微細水滴を室内に供給することができるという作用を有する。また、ノズル部の水吐出部よりも後方に対向電極を設けることで、ノズル部後方に水が流れる心配がないために、何らかの原因で水滴が溜まり、水膜が生成された際に、高電圧印加部とアースとの間に過剰電流が流れて火花放電を起こすということがなく、特別な絶縁を施さなくとも、安全性を確保できるという作用を有する。
【００４０】
さらに、請求項６記載の発明は、対向電極を円筒形状とし、ノズル部の周りを囲むように配置されたことを特徴とするものである。
【００４１】
こうすることで、プレート及び針状電極と対向電極の間に均一な放電を起こすことが可能であり、プレートから吐出された水柱に均一な電荷を与えることができるという作用を有する。
【００４２】
また、請求項７記載の発明は、単一もしくは複数の針状電極が対向電極と一定の間隔をおいた位置で、且つ、前記針状電極の先端が前記対向電極の中心に向けられるように設けられたことを特徴とするものである。
【００４３】
こうすることでノズルから吐出された微細水滴が針状電極と対向電極間で発生する放電場を通過する際に、さらに微細化され、イオンおよび活性基を微小水滴に内包させることができるという作用を有する。また、静電霧化によりイオン化した微細水滴は前方から対向電極による引力を受ける。微細水滴はノズルより吐出される勢いに加えて、対向電極からの引力を受けて速度を増し、より遠くまで噴霧できるという作用を有する。ここで、一定の間隔とは針状電極と対向電極との間に極微少の放電電流が流れ得る距離であり、針状電極が複数の場合、それぞれの針先端部と対向電極の間隔が全て同じになるように配置することである。
【００４４】
また、請求項８記載の発明は、上記対向電極を円筒形状もしくは格子状であることを特徴とするものである。
【００４５】
対向電極を円筒形状にした場合、噴霧された微細水滴は対向電極の円筒空間の中を通過する際、凝集によって質量の大きくなった水滴は対向電極で捕捉され、質量が小さく、室内空間に拡散されやすい微細水滴のみを効率よく空中に放出することができるという作用を有する。また、対向電極を格子状とする場合も同様の作用が得られる。
【００４６】
また、請求項９記載の発明は、上記対向電極で捕らえた水滴を再び貯水タンクに回収することを特徴とするものである。
【００４７】
これは、上記貯水タンクを対向電極の下側に設置することが最も簡便であるが、それができない場合は対向電極と貯水タンクの間に水路を設けてもよい。こうすることで、凝集した水滴は再び貯水タンクに回収されるため、タンク内の水を入れ替える負担が軽減されるという作用を有する。
【００４８】
また、請求項１０記載の発明は、ポンプが圧電素子を用いたダイヤフラム式の小型なポンプであることを特徴とするものである。
【００４９】
近年、パソコンなどの精密機械の冷却システムや医療分野における薬液搬送装置、その他様々な分野でマイクロポンプと称される微少量の液体や気体の輸送制御が可能なポンプの開発が盛んに行われている。その輸送機構は実に様々であるが、中でも圧電素子に交流電圧を印加して機械運動を起こさせ、圧電素子と重なるように設けられた弁を備えた隔膜を上下に動かすことによって液体の吸引と押出を同時に行うマイクロポンプは機構が単純であるため、小型、軽量であるだけでなく、低コスト化が実現される。さらに、モーターや回転軸を使わず駆動源として圧電素子を用いていることから、低消費電力、低騒音、低電磁ノイズが実現される。また、他の輸送機構よりも低流量が可能であり、流量としては数ｍｌ／ｍ程度である。さらに、ダイヤフラムを任意の振幅および速度で運動させることにより、一定かつ任意の量の水を供給することが可能である。
【００５０】
これにより空気浄化装置の小型、軽量、さらに低コスト、低騒音化が可能である。しかも、流量が数ｍｌ／ｍ程度であるならば、貯水タンクも大きいものを必要とせず、装置の小型化に都合が良い。さらにこの流量であれば湿度にはほとんど影響はなく、しかも静電霧化で微細水滴として存在するため家庭やオフィスなどの比較的狭い室内空間であっても結露する心配はなく、人が生活する場においても快適性を損なうことはない。且つ、長寿命で多量のイオンを含んだ微細水が室内空間を浄化し得るには十分な量である。さらに搬送物質を自ら吸引できる自己吸引性をもつために、ポンプを貯水タンクの下側に配置する必要がなく、装置のフリーレイアウトが可能である。
【００５１】
また、請求項１１記載の発明は、上記ダイヤフラム式ポンプに与える電圧及び周波数を制御し、空中に噴霧する微細水滴の量を任意に変化させることを特徴とするものである。
【００５２】
ダイヤフラム式ポンプの駆動源である圧電素子は印加する電圧および周波数を変化させることによって機械運動の振幅の幅および速度が変化する。これにより、印加する電圧および周波数を制御することで空気浄化に必要な水の供給量を必要に応じて制御することができるという作用を有する。
【００５３】
また、請求項１２記載の発明は微細水滴が除菌および／あるいは抗ウィルス成分を含むことを特徴とするものである。
【００５４】
イオンを含んだ微細水滴は、除菌および抗ウィルス効果を有しており、微細水滴の噴霧により室内空間の除菌およびウィルスを除去することは可能であるが、微細水滴に上記成分を含有することでその効果をより一層高めることが可能である。また、貯水タンク内の水に上記成分を含ませておけば、貯水タンク内の菌発生を抑制することもできるという作用を有する。
【００５５】
上記成分としては請求項１３に記載するようにカテキン、タンニン酸、銀錯体イオン、次亜塩素酸イオン、過酸化水素エタノール等アルコール類などが挙げられるが、水溶性で除菌および／あるいは抗ウィルス効果を有している物質であればなんら限定されるものではない。
【００５６】
また、請求項１４記載の発明は微細水滴が脱臭成分を含むことを特徴とするものである。
【００５７】
イオンを含んだ微細水滴は、脱臭効果を有しており、微細水滴の噴霧により室内空間の脱臭は可能であるが、微細水滴に上記脱臭成分を含有することでその効果をより一層高めることができるという作用を有する。
【００５８】
上記脱臭成分としては請求項１５および１６に記載するようにゼオライト、ビタミン等、化学吸着あるいは物理吸着作用を有する成分、過酸化水素、酸化チタン等、酸化作用を有する成分が挙げられる。
【００５９】
また、請求項１７記載の発明は微細水滴が抗アレルゲン作用を有する成分を含むことを特徴とするものである。
【００６０】
イオンを含んだ微細水滴は、抗アレルゲン作用を有しており、微細水滴の噴霧により室内空間のアレルゲンの不活化は可能であるが、微細水滴に上記抗アレルゲン作用を有する成分を含有することでその効果をより一層高めることができるという作用を有する。
【００６１】
上記抗アレルゲン作用を有する成分としては請求項１８に記載するようにカテキン、タンニン酸、還元剤等が挙げられる。
【００６２】
また、請求項１９記載の発明は微細水滴がアロマ成分を含むことを特徴とするものである。
【００６３】
イオンを含んだ微細水滴はリフレッシュ作用を有しており、微細水滴の噴霧によりリフレッシュ効果を高めることが可能であるが、微細水滴に上記アロマ成分を含有することでその効果をより一層高めることができるという作用を有する。
【００６４】
上記アロマ成分としては請求項２０に記載するようにローズマリー、ミント、ラベンダー、フィトンチッド等の抽出成分が挙げられるが、アロマ効果を有している物質であればなんら限定されるものではない。
【００６５】
また、請求項１２、１４、１５、１７、１９記載の上記成分を担持した不織布をノズル部の上流側に設けるのも良い。これにより、ポンプによって搬送された水に不織布に担持された上記成分が溶け込み、それら上記成分の溶け込んだ水がノズル部によって微細化され室内空間に上記成分を拡散することができるという作用を有する。
【００６６】
請求項２２記載の空気清浄機は、上記請求項１乃至２１に記載の空気浄化装置を備えることを特徴としたものである。上記請求項１乃至２１に記載の空気浄化装置を、空気清浄フィルタ、送風機を有する空気清浄機に積み込み、イオンおよび活性基を含んだ微細水滴を室内に供給することによって、取り込んだ空気中に含まれる粉塵や臭気成分、もしくは菌やウィルス、アレルゲン等を空気清浄フィルタによって分離、除去、不活化するのみならず、室内空間に存在するこれら有害成分をも分解もしくは不活化することができるという作用を有する。
【００６７】
請求項２３記載の加湿器は、請求項１乃至２１記載の空気浄化装置と、送風手段とを備え、上記空気浄化装置により発生した微細水滴を上記送風手段によって更に微細化し、高湿度な空気を室内へ供給することを特徴とする。
【００６８】
これにより、加湿フィルタ等の加湿構造体を必要とせず、加湿器本体の小型化が可能となる。また、ヒーター等の空気加熱手段を上記送風手段と上記空気浄化装置の間に設けるのも良い。これにより、微細水滴を気化させて加湿効率を上げることが可能となるという作用を有する。
【００６９】
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。
【００７０】
（実施の形態１）
本発明の空気浄化装置を図１に示す。図１に示すように、空気浄化装置１は、貯水タンク２と、貯水タンク２に貯めた水３を押出する小型のポンプ５と、ポンプ５によって押し出された水３を搬送する水路４と、水路４を通って搬送された水３を噴霧するための単一もしくは複数の小孔を持つノズル部６と、ノズル部６の中心部に設置された針状電極８と、ノズル部６の後方にノズル部６を取り囲むように配置された円筒形状の対向電極７と、ノズル部６及び針状電極８と対向電極７との間に高電圧を印加する電圧印加部９とを備えなり、貯水タンク２に貯めた水３をポンプ５により、水路４を通ってノズル部６へ搬送かつ押出することで水柱１１が吐出される。このときノズル部６及び針状電極８に高電圧を印加し、対向電極７をアースに接続することで、水柱１１が静電霧化により微細化され微細水滴１２が放出される。微細水滴１２は送風機１０によってさらに細かくされ、室内空間の広範囲に亘って供給される。この微細水滴１２はイオンあるいは活性基を含んでいるため反応性が高く、除菌、脱臭、殺菌などの効果がある。
【００７１】
図２にノズル部の代表的な構造を示す。金属など導電性を有するプレート１３に同じく導電性の針状電極８と、微小孔１５を設けた構造となっている。針状電極８はプレート１３の中心部に通電性を有するように接合されている。この時、接合部に水漏れがなければ、接合方法になんら制限はない。また、プレート１３と針状電極８の材料を金属のような導電性を有するものにすることで特別な導通加工なしで直接電圧を印加することができるので、ノズル部の簡略化にもなる。なお、プレート１３の材質として金属を用いているが、ある一定の強度と導電性を有するのであれば他の材質のものを用いても効果に差を生じない。プレート１３は、水路４とプレート１３との間に配置された中空のプレート支持体１４に固定されている。プレート１３とプレート支持体１４の接合面は接着剤などで密着させ、水の漏出がないようにするとよい。なお、プレート１３とプレート支持体１４をインサートモールドなどで一体成型してもよい。なお、プレート支持体１４の材質として樹脂を用いているが、絶縁性を有するのであれば他の材料を用いてもその効果に差を生じない。また、プレート１３は円盤形であり、微小孔１５が単一の場合は針状電極８の横側、複数の場合は針状電極８の同心円状に等角間隔で配置されるとよい。プレート１３の大きさは特に制限はないが、小型化を考慮すれば円形状においてその径を数ｍｍ〜１５ｍｍ程度にするのがよい。微小孔１５の数、微小孔１５の径、プレート１３の板厚はポンプ５の排圧に合わせて決定するのが望ましいが、微小孔１５の孔径はあまり大きすぎると水柱が太くなり電圧を印加しても効率よく微細化できないため、概ね１００μｍ以下が好ましく、またプレート１３の板厚は１０〜３００μｍの範囲にあることが好ましい。微小孔１５はエッチング加工により形成されるが、微小孔１５を形成できるのであればその方法に限定する必要はない。
【００７２】
対向電極７は円筒形状で、ノズル部６の後方にプレート支持体１４を覆うようにして配置すると良い。対向電極７の形状については棒状、板状など様々な形状が考えられるが、円筒形状にすることで、プレート１３及び針状電極８と対向電極７の間に均一な放電を起こすことが可能であり、プレート１３から吐出された水柱に均一な電荷を与えることができるという作用を有する。円筒形の径はプレート支持体１４よりも一回り程度大きいことが好ましい。さらに、対向電極７をノズル部６の後方に配置することで、静電霧化によりイオン化した微細水滴は後方から対向電極７による引力を受ける。しかし、プレート１３より吐出される勢いが勝るため、微細水滴がノズル部６を中心として同心円上に広角に拡散される。そのため、凝集によってその大きさを増加させることなく、また対向電極７に付着させることなく全ての微細水滴を室内に供給することができるという作用を有する。また、ノズル部６後方に水が流れる心配がないために、何らかの原因で水滴が溜まり、水膜が生成された際に、高電圧印加部とアースとの間に過剰電流が流れて火花放電を起こすということがなく、特別な絶縁を施さなくとも、安全性を確保できるという作用を有する。対向電極の配置場所は、空気絶縁が確保できる距離であることが好ましい。より好ましくはノズル部６よりも数ｍｍ〜１０ｍｍ後方である。また、プレート支持体１４の表面に対向電極７を配置してもよい。例えば、導電性のテープを支持体表面に巻く、あるいは導電性塗料を支持体表面に塗布するなど、導電性を確保できるならば材料、方法に制限はない。こうすることで、プレート支持体１４と対向電極７が一体化され、ノズル部６の簡略化になる。
【００７３】
ポンプ５は様々な形態のものを用いてもその効果に差は生じないが、圧電素子と隔壁で構成されたダイヤフラム式マイクロポンプを用いることによって装置の小型化を実現することができる。動作電圧１０〜３００Ｖ、動作周波数２〜２０Ｈｚの範囲で電圧を印加することで水の供給量を任意に制御することが可能で、また消費電力は数Ｗと非常に小さいことが特徴である。また、このときポンプの最大流量は１０００μｌ／ｍ以上、ポンプの最大排圧は４５ｋＰａ以上である。ポンプの大きさはおよそ２０ｍｍ角、厚さ５ｍｍ以下であり非常に小型であるため装置の小型化を実現することが可能となる。
【００７４】
このようにプレート１３の厚みを極力薄くできることから微小孔１５の圧力損失を下げることが可能となるために、排圧の低い小型のダイヤフラム式ポンプであっても微小孔１５から水を噴霧することができ、装置の小型化を実現することが可能となる。
【００７５】
本発明によって得られた図１の構成を持つ空気浄化装置１を用いて、発生するイオン数の測定を行った。比較対照として針状電極は設置せず、プレートのみに電圧印加し、静電霧化させた場合と、水の吐出はせずに、針状電極の放電のみの場合、以上３通りについて測定を行った。印加電圧は全て−６ｋＶとし、ユニット前方３０ｃｍの場所にイオンカウンターを設置して測定した。結果を表１に示す。
【００７６】
【表１】
2006212588.tif 000003
【００７７】
表１に示すように、静電霧化のみと針状電極の放電のみのイオン発生量を単純に足し合わせたイオン数よりも、静電霧化と針状電極放電を同時行った場合のほうがイオン数が大幅に増えていることがわかった。このことから、静電霧化と針状電極放電を組み合わせることで、より多くのイオンや活性基を放出することができるといえる。
【００７８】
次に、本発明によって得られた図１の構成を持つ空気浄化装置１を６４リットルのチャンバーに入れ、アンモニアの濃度変化を測定した。比較対照として、装置がない場合およびプレート１３による静電霧化のみの場合についても同様に測定した。印加電圧は−６ｋＶとし、検知管によりアンモニア濃度の径時変化を測定した。結果を表２に示す。
【００７９】
【表２】
2006212588.tif 000004
【００８０】
表２に示すように、装置を作動させた場合、装置を作動させなかった場合と比較して有為な差が確認された。また、針状電極８による放電を付加することで、アンモニアの除去性能が更に向上することがわかった。本発明における空気浄化装置が空間におけるアンモニア等の臭気成分の除去に有効であることがわかった。
【００８１】
さらに本発明によって得られた図１の構成を持つ空気浄化装置１のオゾン発生濃度の測定を行った。プレート１３に長さ１０ｍｍの針状電極８を取り付け、ノズル部６の後方約１０ｍｍに直径２０ｍｍφの円筒形状を持つ対向電極７を設置した。プレート１３に高電圧を印加し、対向電極７をアースに接続したときの放電電流とオゾン発生濃度を表２に示す。オゾン発生濃度は対向電極７から５０ｍｍ離れた位置の空気をサンプリングし、オゾンモニターを用いて測定を行った。
【００８２】
【表３】
2006212588.tif 000005
【００８３】
表３に示すように、本発明における空気浄化装置作動時の放電電流は０．１μＡオーダーと微少であり、過剰な放電電流が流れるような放電とならないため、イオンおよび活性基を含んだ微細水滴のみを発生させ、オゾンの発生を抑制できることがわかった。
【００８４】
（実施の形態２）
次に、ノズル部６の前方に単一もしくは複数の針状電極８が円筒形状の対向電極７と一定の間隔をおいた位置で、且つ、針状電極８の先端が円筒の中心に向けられるように設けた空気浄化装置１の構成を図３を用いて説明する。
【００８５】
こうすることでノズル部６から吐出された微細水滴１２が針状電極８と対向電極間７で発生する放電場を通過する際に、さらに微細化され、より多くのイオンおよび活性基を微小水滴１２に内包させることができるという作用を有する。また、静電霧化によりイオン化した微細水滴１２は前方から対向電極７による引力を受ける。微細水滴１２はノズル部６より吐出される勢いに加えて、対向電極７からの引力を受けて速度を増し、より遠くまで噴霧できるという作用を有する。対向電極７の円筒径は吐出ノズルよりも一回り程度大きいことが好ましく、また、円筒の奥行き寸法は数ｍｍから１０ｍｍの範囲であることが好ましい。ノズル部６と対向電極７の間隔としては５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にあることが好ましく、針状電極８と対向電極７の間隔としては１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にあることが好ましい。また、対向電極７を格子状とする場合も同様の作用が得られる。
【００８６】
また、噴霧された微細水滴１２が円筒空間の中を通過する際、凝集によって大きくなった水滴は対向電極７で捕らえて、反応性の高い、粒形の小さい微細水滴１２のみを効率よく空中に放出することができる。なお、実施の形態２では対向電極７に付着した水滴を回収するために、対向電極７の真下に貯水タンク２を設けたが、対向電極７と貯水タンク２の間に水滴回収用の水路を設けても効果に差異を生じない。
【００８７】
（実施の形態３）
図４、図５を用いて本発明の空気浄化装置を備えた空気清浄機の構成を説明する。図４は空気清浄機の側面図であり、図５は正面図である。
【００８８】
フィルタ１８の後方にファン１９を搭載した空気清浄機１６において、ファン１９の下流側に空気浄化装置１を設置し、吸い込み口１７より導入された汚れた空気をフィルタ１８で清浄化した後、吹き出し口２０より送風する際、空気浄化装置１より噴霧した微細水滴１２を送風に乗せて室内空間に供給する仕組みとなっている。図４に示す実施形態ではファン１９の上方に空気浄化装置１を配置して、吹き出し口２０から微細水滴１２を放出しているが、空気浄化装置１がファン１９の下流側にあり、吹き出し口２０より微細水滴１２を放出できる形態であるならば、特に配置は制限しない。イオンおよび活性基を含んだ微細水滴１２を室内に供給することによって、取り込んだ空気中に含まれる粉塵や臭気成分、もしくは菌やウィルス、アレルゲン等を空気清浄フィルタによって分離、除去、不活化するのみならず、室内空間に存在するこれら有害成分をも分解もしくは不活化することが可能である。
【００８９】
（実施の形態４）
図６を用いて本発明の空気浄化装置を備えた加湿装置の構成を説明する。
【００９０】
ファン１９の下流側に空気加熱手段２２を備えた加湿装置２１において、空気加熱手段２２のさらに下流側に空気浄化装置１を設置し、空気加熱手段２２によって温められた乾燥空気が吹き出し口２０より送風する際、水槽２３から導入され、空気浄化装置１によって噴霧された微細水滴１２を素早く気化させ、加湿された空気を室内空間に供給する仕組みとなっている。
【００９１】
本実施形態において、加湿フィルタ等の加湿構造体を必要とせず、加湿装置本体の小型化が可能となる。また、図６に示す本実施形態では空気加熱手段２２をファン１９と空気浄化装置１の間に設けているが、加熱しなくても微細水滴１２による加湿効果は十分あるため、室内空間の湿度に合わせて空気加熱手段２２を作動あるいは停止させることで消費電力の削減にも効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明の空気浄化装置を用いることにより、小型、軽量、低コスト、低騒音でありながら、室内の除菌、脱臭、殺菌能力の高い空気浄化装置を提供することができ、家庭用、業務用の空気清浄機やエアコンなどに搭載することで、フィルタだけでは取りきれない汚れや臭いも浄化し、快適な室内環境の実現が期待できる。また、フィルタを設けずに空気を浄化しながら加湿できる加湿装置としての利用も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態１の空気浄化装置の概略断面図
【図２】同実施の形態１のノズル部の概略図
【図３】同実施の形態２の空気浄化装置の概略断面図
【図４】同実施の形態３の空気清浄機の側面断面図
【図５】同実施の形態３の空気清浄機の正面断面図
【図６】同実施の形態４の加湿装置の断面図
【符号の説明】
【００９４】
１    空気浄化装置
２    貯水タンク
３    水
４    水路
５    ポンプ
６    ノズル部
７    対向電極
８    針状電極
９    電圧印加部
１０  送風機
１１  水柱
１２  微細水滴
１３  プレート
１４  プレート支持体
１５  微小孔
１６  空気清浄機
１７  吸い込み口
１８  フィルタ
１９  ファン
２０  吹き出し口
２１  加湿装置
２２  空気加熱手段
２３  水槽
【図１】
2006212588.tif 000006
【図２】
2006212588.tif 000007
【図３】
2006212588.tif 000008
【図４】
2006212588.tif 000009
【図５】
2006212588.tif 000010
【図６】
2006212588.tif 000011