(57)【要約】【課題】本発明は、除菌、脱臭性能を高めることができる空気浄化装置を提供することを目的とする。【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、吸気口２と吹出口３とを有した本体ケース１と、本体ケース１内には、通風揮発手段５と、吸気口２から通風揮発手段５を介して吹出口３までを連通する空気流路９と、空気流路９に吸気口２から空気を送風する送風手段４とを備え、通風揮発手段５は、水を貯水するトレイ６と、次亜塩素酸水溶液を貯留する給水タンク７と、前記給水タンク７の底部に設けられた水栓１２と、前記次亜塩素酸水溶液に一部が浸漬するように配置した揮発部材８と、次亜塩素酸水溶液を排水するための排水ポンプ１０と、連通する通水路１１を有し、通風揮発手段５によって次亜塩素酸を揮発させたのち排水ポンプ１０によってトレイ６の残水を速やかに排水するとともに、給水タンク７から排水速度よりも小さい速度で給水するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
次亜塩素酸を含有する水素イオン濃度が３．０以上８．５以下の次亜塩素酸水溶液を保持するトレイと、
前記トレイの次亜塩素酸水溶液から次亜塩素酸を揮発させるための通風揮発手段と、
前記通風揮発手段に交差して送風する送風手段と、
運転制御を行う制御手段とを備え、
次亜塩素酸水溶液に含まれる非解離型の次亜塩素酸を揮発させて空間に拡散し、気体状の次亜塩素酸で所定の空間を除菌する揮発装置であって、
前記トレイの次亜塩素酸水溶液を排水する排水手段と、
次亜塩素酸水溶液を供給するための給水タンクと、
前記給水タンクと前記トレイと前記排水手段を連通する通水路を備え、
前記トレイの次亜塩素酸水溶液の濃度が低下したときに前記排水手段を駆動させて排水し、前記排水手段の排水速度よりも小さい速度で前記給水タンクから給水を行うことを特徴とする揮発装置。
【請求項２】
前記制御手段は、あらかじめ設定した設定風量から、排水手段を駆動するまでの時定数を設定し、時定数に基づいて排水制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の揮発装置。
【請求項３】
空気温度を検知するための空気温度検知手段を備え、前記制御手段は、前記空気温度検知手段により検知した温度と、前記送風手段の設定風量から、排水手段を駆動するまでの時定数を設定し、時定数に基づいて排水制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の揮発装置。
【請求項４】
トレイの次亜塩素酸濃度を検知するための次亜塩素酸検知手段を備え、前記制御手段は、前記次亜塩素酸検知手段により検知した次亜塩素酸濃度があらかじめ設定した値を下回ったとき、排水手段を駆動させて排水制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の揮発装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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電解水成分の揮発装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の揮発装置の構造は、以下のようになっていた。
【０００３】
すなわち、次亜塩素酸などの揮発させる成分を含む水を水槽に供給し、水槽の表面に沿って空気を送風して次亜塩素酸を揮発させ、所定のエリアに送風して、除菌、消臭する構成となっていた（例えば下記特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５８８１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の次亜塩素酸水溶液を室内空気に接触させて、除菌、消臭を行う揮発装置においては、安定した濃度で次亜塩素酸を揮発させ、除菌消臭効果を維持することが求められる。しかしながら、従来の構成によると、次亜塩素酸の水溶液を貯留する水槽の濃度を安定させて維持することが困難である。なぜなら、給水と排水を一つの水槽で同時に行う構成としているため、新たな次亜塩素酸水溶液を給水しても、元の希薄な水溶液に希釈され、所定の濃度まで上昇せず、目的の性能が得られない。
【０００６】
また、除菌性能を発揮するにあたっては、目標の濃度に達しているかどうかが極めて重要であり、所定濃度に到達してはじめて目標時間内での除菌が実現できる。そのため、水槽の次亜塩素酸水溶液が希釈されてしまうことは、除菌を行う装置として致命的な課題である。あるいは完全に水槽の水を入れ替えるために多くの次亜塩素酸の水溶液が必要となり、装置が大型化してしまうという問題も生じる。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を解決するものであり、安定して次亜塩素酸水溶液の濃度を保つことで、除菌、脱臭性能を維持することができる揮発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】
【０００８】
そして、この目的を達成するために本発明は、次亜塩素酸を含有する水素イオン濃度が３．０以上８．５以下の次亜塩素酸水溶液を保持するトレイと、前記トレイの次亜塩素酸水溶液から次亜塩素酸を揮発させるための通風揮発手段と、前記通風揮発手段に交差して送風する送風手段と、運転制御を行う制御手段とを備え、次亜塩素酸水溶液に含まれる非解離型の次亜塩素酸を揮発させて空間に拡散し、気体状の次亜塩素酸で所定の空間を除菌する揮発装置であって、前記トレイの次亜塩素酸水溶液を排水する排水手段と、次亜塩素酸水溶液を供給するための給水タンクと、前記給水タンクと前記トレイと前記排水手段を一方向の流れで連通するように配置した通水路を備え、前記トレイの次亜塩素酸水溶液の濃度が低下したときに前記排水手段を駆動させて排水し、前記排水手段の排水速度よりも小さい速度で前記給水タンクから給水を行うことを特徴としたものである。そして、これら手段により、初期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明は、トレイの次亜塩素酸水溶液の濃度が低下して次亜塩素酸水溶液を濃度が高いものに入れ替える装置において、通水路を介して次亜塩素酸水溶液を一方向の流れでトレイから排水手段側へ供給する構成としておき、トレイの次亜塩素酸水溶液が、古いものと新しいものが混合しないように給水速度を遅く、排水速度を速くして水溶液の入れ替えをすることで、効率よく確実にトレイの次亜塩素酸水溶液を目標の濃度に設定することができる。これにより、次亜塩素酸水溶液の濃度低下による揮発量低下を防ぎ、次亜塩素酸を安定した濃度で揮発させることで、高い脱臭、除菌効果を保つことできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１の揮発装置の概略図
【図２】同揮発装置の内部構造を示す概略図
【図３】同給水速度と排水速度の関係を示す図
【図４】同揮発装置の給排水工程を説明する図（（a）貯水時の図、（b）排水時の図、(c)排水ポンプ停止時の図）
【図５】同揮発装置の給水および排水制御を示す図
【図６】次亜塩素酸の気液平衡反応を説明する図（（a）空気中の次亜塩素酸の濃度比を示す図、（b）次亜塩素酸の単位時間あたりの揮発量を示す図））
【図７】本発明の実施の形態２の次亜塩素酸検知手段を示す図
【図８】同次亜塩素酸検知手段の構造を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の請求項１記載の揮発装置は、次亜塩素酸を含有する水素イオン濃度が３．０以上８．５以下の次亜塩素酸水溶液を保持するトレイと、前記トレイの次亜塩素酸水溶液から次亜塩素酸を揮発させるための通風揮発手段と、前記通風揮発手段に交差して送風する送風手段と、運転制御を行う制御手段とを備え、次亜塩素酸水溶液に含まれる非解離型の次亜塩素酸を揮発させて空間に拡散し、気体状の次亜塩素酸で所定の空間を除菌する揮発装置であって、前記トレイの次亜塩素酸水溶液を排水する排水手段と、次亜塩素酸水溶液を供給するための給水タンクと、前記給水タンクと前記トレイと前記排水手段を連通する通水路を備え、前記トレイの次亜塩素酸水溶液の濃度が低下したときに前記排水手段を駆動させて排水し、前記排水手段の排水速度よりも小さい速度で前記給水タンクから給水を行うことを特徴とする。
【００１２】
これにより、トレイの次亜塩素酸水溶液が古いものと新しいものが混ざらないように速やかに入れ替えることができ、次亜塩素酸水溶液が希釈されないようにして目標の濃度に速やかに到達させることができる。これにより、揮発する次亜塩素酸濃度を安定に維持することができ、除菌性能を発揮することができる効果を奏する。
【００１３】
また、次亜塩素酸水溶液を効率的に使用することができるため、給水タンクなどを小型化することができる効果を奏する。
【００１４】
また、請求項２記載の揮発装置は、前記制御手段は、あらかじめ設定した設定風量から、排水手段を駆動するまでの時定数を設定し、時定数に基づいて排水制御を行うことを特徴とする。
【００１５】
これにより、簡易な手段で揮発量を推定して濃度を確保できる適切な時間で排水時期を設定することで、次亜塩素酸水溶液の濃度を維持することができ、除菌性能を発揮できる効果を奏する。
【００１６】
また、請求項３記載の揮発装置は、空気温度を検知するための空気温度検知手段を備え、前記制御手段は、前記空気温度検知手段により検知した温度と、前記送風手段の設定風量から、排水手段を駆動するまでの時定数を設定し、時定数に基づいて排水制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
これにより、室温が変動した場合であっても、より正確に揮発量を推定することができ、適切な時間で排水し、濃度を維持することで除菌性能が発揮できる効果を奏する。
【００１８】
また、請求項４記載の揮発装置は、トレイの次亜塩素酸濃度を検知するための次亜塩素酸検知手段を備え、前記制御手段は、前記次亜塩素酸検知手段により検知した次亜塩素酸濃度があらかじめ設定した値を下回ったとき、排水手段を駆動させて排水制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
これにより、トレイ内で予期せぬ次亜塩素酸の分解による濃度低下が発生した場合であっても、より正確に適切な時期で次亜塩素酸水溶液の入れ替えを行うことができ、濃度を維持することで除菌性能が発揮できる効果を奏する。
【００２０】
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。
【００２１】
（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態の揮発装置においては、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。
【００２２】
図２に示すように、この本体ケース１内には、送風手段４と通風揮発手段５を備えている。
【００２３】
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したシロッコファンである。
【００２４】
通風揮発手段５は、あらかじめ調製された次亜塩素酸水溶液を貯水するトレイ６と、トレイ６に次亜塩素酸水溶液を供給する給水タンク７と、トレイ６内の次亜塩素酸水溶液に一部を浸漬した揮発部材８とから構成している。
【００２５】
揮発部材８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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
揮発部材８は、トレイ６において給水タンク７から供給される次亜塩素酸水溶液と、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。さらに揮発部材８は、中空円筒状に構成され、円筒部分に空気が流通可能な孔を備えており、その円筒部分の一部がトレイ６の次亜塩素酸水溶液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。通風揮発手段５において揮発した気体状の次亜塩素酸を含む空気は、連通する空気流路９を通じて吹出口３から室内に放出される。
【００２９】
次亜塩素酸水を入れるトレイ６は、次亜塩素酸水溶液が空気から吸収した汚れの増加や、次亜塩素酸の揮発によって、次亜塩素酸の濃度が低下する。そのため、次亜塩素酸水溶液の濃度低下にあわせて、濃度が十分に高い次亜塩素酸水溶液と交換する必要がある。そのため、トレイ６に貯留される次亜塩素酸水溶液を排水するための排水手段である排水ポンプ１０を設ける。排水ポンプ１０は、浸漬型、あるいは配管を介した吸水型のものがあり、いずれのものに限定されないが、構造が簡易的である点で浸漬型が好ましい。排水ポンプ１０の駆動は、電磁式、ダイアフラム式、遠心式、チューブ式などが知られているが、いずれのものに限定されないが、流量の調整が容易な遠心式がよい。
【００３０】
トレイ６には、給水タンク７から揮発部材８を通じて排水ポンプ１０までを連通する通水路１１を備える。通水路１１は、揮発部材８や排水ポンプ１０付近に貯留される次亜塩素酸水溶液が、給水タンク７付近の新鮮な次亜塩素酸水溶液と混合せず、一方通行で流れるように側壁が構成される。また、底部には一定の傾斜を設けて排水ポンプ１０側への水の誘導、排出がスムーズに行うようにできるとより好ましい。
【００３１】
給水タンク７からトレイ６への給水は、所定のタイミングで適宜行えるように給水制御を行えることが求められる。給水を行う方法としては、適切な流量で行えることができればよく、電気式のポンプによる給水や、重力滴下式などがあるがいずれの方法でもよい。以下では、構造が簡易的な重力滴下式について説明する。
【００３２】
重力滴下式においては、給水タンク７は圧力によって開閉が制御される水栓１２により給水が制御される。トレイ６に給水タンク７を設置すると、底面側になるように設置された水栓１２が解放し、大気圧によって空気が給水タンク内に入り、タンク内の次亜塩素酸水溶液が押し出されてトレイ６に供給される構造となっている。水面が水栓１２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、常に一定量まで給水することができる。すなわち、次亜塩素酸水溶液を交換するタイミングで排水ポンプ１０を駆動することで、トレイ６の水面が下がり、給水タンク７内に空気が進入してトレイ６に所定量まで自動で給水することができる。
【００３３】
給水タンク７からトレイ６に給水される給水速度は、トレイ６の使用済みの次亜塩素酸水溶液に新しい次亜塩素酸水溶液が混合されずに排水できるように設定する必要がある。このためには、排水ポンプ１０の排水速度よりも、給水速度が小さくなるようにする。他の設計事項との調整によるものであるが、例えば水栓１２の開口面積を小さくする、水栓１２に抵抗体を設けるなどの手法を用いることができる。一方、排水速度を給水速度に対して十分に大きくすることも本発明においては同義である。そのため、排水ポンプ１０の流量を増やすことで給水速度と排水速度の調整を行なっても良い。排水ポンプ１０の流量は、設計仕様上大きいものを採用するか、または例えば遠心式であれば電圧または周波数など、電源の入力特性を増加することで流量を上げることができる。
【００３４】
排水速度は、トレイ６に貯留される使用済みの次亜塩素酸水溶液が迅速に排出されることが好ましく、トレイ６の貯留槽の容積をVとすると、排水速度は毎分V以上がよく、より好ましくは、図３に示すように、毎分Vの２倍容から１０倍容である。給水速度は、図３に示すように、排水速度よりも小さい値とする必要があり、好ましくは排水速度の１／２から１／１０倍速である。
【００３５】
排水ポンプ１０は、駆動し続けるとトレイ６の次亜塩素酸水溶液が渇水してしまうため、排水速度の比に応じて、およそ排水が完了した時点で停止させる必要がある。例えば、排水速度がＶの１０倍容であって給水／排水速度比が１／２倍の場合には、排水ポンプ１０駆動開始から６０秒後に停止させると完全に排水することができ、１／１０倍の場合には７秒後に停止させるとよく、このとき給水が完了するまでにかかる合計給水量は１／２倍に対して約１／２で済む。これにより、排水量、給水量を少なくすることができ、本体を小さく構成することができる。
【００３６】
給排水工程について図４を用いて説明する。
【００３７】
まず、図４（ａ）に示すように、給水タンク７をトレイ６に設置すると、トレイ６に次亜塩素酸水溶液が給水される。次に揮発運転工程を行い、次亜塩素酸を揮発させた後、排水ポンプ１０を動作させてトレイ６の次亜塩素酸水溶液を排水する。このとき、図４（ｂ）のように給水速度は排水速度に比べて小さいためトレイ６の水位はほぼなくなる。所定時間排水をしたのち、図４（ｃ）のように、排水ポンプ１０を停止させると、給水タンク７から新たな次亜塩素酸水溶液が給水され、トレイ６の水位が上昇し、所定の水位まで到達すると給水が自動で停止する。
【００３８】
排水ポンプ１０や送風手段４などの動作を制御するために制御手段１３を設ける。制御手段１３には、あらかじめ制御動作を記憶したマイコンや、動作を開始、変更するためのスイッチ部などから構成されており、使用者は適宜必要に応じて動作制御を行えるように配置される。
【００３９】
揮発部材８は、駆動モータ１４による回転がなされ、次亜塩素酸水溶液と室内空気を連続的に接触させる構造となっている。揮発部材８の回転速度を大きくすると、揮発部材８全体に付着する次亜塩素酸水溶液の量が増え、加湿量が増加することが知られている。また、逆に回転速度を小さくすると、揮発量を減らすことができる。そのため、室内環境の温度に応じた回転数の設定を行うと、次亜塩素酸の過剰な揮発による不快感を防ぐことができる。
【００４０】
また、被処理空気の温度を検知するための温度センサ１５を吸気口２の周辺に配し、検知した室内空気の温度に基づいて、次亜塩素酸の揮発量を推定し、運転開始から排水ポンプ１０を駆動するまでの時定数τを設定すると、排水タイミングをより正確に推定できるため好ましい。図５に給排水制御と時定数τ、次亜塩素酸濃度の状態を示す。
【００４１】
次亜塩素酸濃度次亜塩素酸の揮発量は、通常のヘンリー則に則った気液平衡反応に準ずることが本発明者らによって確認されており、図６（a）に示すように、空気中の次亜塩素酸の濃度比は、空間温度２０℃を１とすると、３０℃では１．３倍、１５℃では０．７倍であって、その中間は線形に推移する。揮発速度の変動に応じて、トレイ６の次亜塩素酸水溶液が所定濃度以下にまで揮発する時間は変動するため、被処理空気の温度によって時定数τを変更することが好ましく、τを標準条件（空間温度２０℃）に対する揮発速度の値で除した値とすると、次亜塩素酸を枯渇させないように運転することができる。
【００４２】
また、次亜塩素酸の揮発量は、温度以外にも、揮発部材８に送風する風量によっても変動する。風量は、制御手段１３によって送風手段４が設定されて決まるが、設定風量が大きいほど揮発量は大きくなり、時定数τを短く設定することが求められる。揮発部材８の揮発効率にもよるが、例えば、図６（ｂ）に示すように、次亜塩素酸の単位時間あたりの揮発量は、標準条件の風量を毎分５立米とすると、毎分７立米では１．２倍、毎分３立米では０．７倍となる。これに基づいて、時定数τも、標準条件に対して、除した値とするとよく、例えば毎分５立米を１とすると、毎分７立米では０．７とすると風量に応じて最適なタイミングで排水制御を行うことができる。
【００４３】
次亜塩素酸の揮発量における温度と風量の影響であるが、これらの２つの事象はそれぞれ独立して起きているものと考えられ、両方の情報が得られる場合には、これらの二つの影響を乗じた値で設定するとより精度を高めることができ、好ましい。
【００４４】
（実施の形態２）
実施の形態１の揮発装置では、温度センサ１５を吸気口２の周辺に配し、検知した室内空気の温度に基づいて、トレイ６の次亜塩素酸の揮発量を推定していた。本実施の形態ではそれに替えて、トレイ６の次亜塩素酸水溶液の次亜塩素酸濃度の低下を推定する方法として、図７に示すように、次亜塩素酸検知手段である次亜塩素酸水センサ１６を用いることもできる。次亜塩素酸水センサ１６は、次亜塩素酸の物性に基づいて連続的かつ特異的に検出できる方法がよく、紫外式、電気化学式などが知られている。次亜塩素酸は、水素イオン濃度に応じた解離特性により、非解離型の次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）と、解離型の次亜塩素酸イオン（ＯＣｌ−）に分かれて平衡状態で存在する。紫外式を用いると、それぞれ吸収波長が異なる特性を利用して、ＨＯＣｌは２３０ｎｍ、ＯＣｌ−は２９４ｎｍでそれぞれ検出することができる。このとき、揮発するのは非解離型のＨＯＣｌであるため、このＨＯＣｌ濃度を測定することで、揮発させるための次亜塩素酸の濃度が減少していることを精度よく推定できる。尚、このような次亜塩素酸水センサ１６で定期的、あるいは連続的に読み取った次亜塩素酸濃度が、あらかじめ設定した下限閾値を下回ったことを判断して給排水制御を実行させる。
【００４５】
図８に次亜塩素酸水センサ１６の構造を示す。紫外線光源１７（例えば紫外線ランプ）と、紫外線を検知可能な受光素子１８（例えばフォトダイオードなど）の間隙に、トレイ６の次亜塩素酸水溶液を保持、通水させ、水による紫外線の減衰を受光素子で検出し、ランベルト・ベールの法則に従って濃度に換算する。
【００４６】
通水させる測定セル２１は、紫外線の吸収をもたない素材である必要があり、石英ガラス１９を用いる。紫外線光源１７から受光素子１８までの距離が変動しないよう、紫外線光源１７と受光素子１８は基板２０に固定して使用する。
【００４７】
本実施の形態の次亜塩素酸水溶液は微酸性電解水（ＨＯＣｌ）であり、これを測定するためには、次亜塩素酸への吸収の大きい波長の紫外線光源用意することが重要である。次亜塩素酸水溶液は２３０ｎｍの紫外線を吸収しやすいという特性を持つため、この波長域に輝線を持つ紫外線ランプやハロゲンランプを使用し、バンドパス型の干渉フィルターを使用して所定の波長を取り出すことができる。あるいは、この波長に特異的な発光特性を持つ紫外線ＬＥＤを使用すると干渉フィルターが不要となり、センサを小型化できる。
【００４８】
これにより次亜塩素酸水溶液の濃度低下にも素早く対処することができ、次亜塩素酸を安定して空間内に揮発させることで、結果として除菌、脱臭性能を高めた通風式の揮発装置を提供することができる。
【００４９】
以上のように、本実施例によれば、除菌、脱臭性能を高めることができる揮発装置を簡単な構成で提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
家庭用や事務用、公共空間などの、除菌・脱臭などの空間浄化を行うための揮発装置としての活用が期待されるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１    本体ケース
２    吸気口
３    吹出口
４    送風手段
５    通風揮発手段
６    トレイ
７    給水タンク
８    揮発部材
９    空気流路
１０    排水ポンプ
１１    通水路
１２    水栓
１３    制御手段
１４    駆動モータ
１５    温度センサ
１６    次亜塩素酸水センサ
１７    紫外線光源
１８    受光素子
１９    石英ガラス
２０    基板
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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