(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン発生器の前段に設置される冷却器と、前記冷却器で冷却した空気からオゾンを発生するオゾン発生器と、前記オゾン発生器で発生したオゾン含有空気を床近傍から排出する排出口とを備え、前記オゾン含有空気を床面近傍に供給して床部の停留空気層を置換させるための構造をもち、冷却温度は床周囲の空気層温度より低いことを特徴とし、前記冷却器には結露した水分を排出する排水口が備えられ、空気の吸入口を床の近傍の温度の低い部分に設け、動作時は対流の無い状況であることを確認する機構を有し、前記オゾン含有空気の前記排出口は前記吸入口よりも低い位置、または、延長パイプによって前記吸入口から離れた位置に設けられていることを特徴とするオゾン発生装置。
【請求項２】
請求項１に於いて、前記冷却器は事前に冷却させられる保冷槽構造をもち、前記保冷槽構造に保冷された冷熱容量を利用して吸入空気を冷却する縦長構造をもち、冷却される前記吸入空気は該縦長構造の上部より流入され、冷却された下部に沈んだ空気が下部の排出口から排出され、冷却時の結露による水分が最下部に溜まる構造を有し、該水分は最下部に設けられた前記排水口から排出される構造をもち、冷却空気排出時は該排水口を閉じる手段を有することを特徴とするオゾン発生装置。
【請求項３】
請求項１に於いて、前記冷却器に吸入される空気の温度を測定し、その測定された空気の温度を基準として前記冷却器の冷却温度の範囲を規定する冷却ルールテーブルを有し、前記冷却ルールテーブルで決められた前記冷却温度の範囲で前記冷却器による冷却が行われることを特徴とするオゾン発生装置。
【請求項４】
前記オゾン発生器の後段に設置されて前記オゾン含有空気を冷却する第２の冷却器を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のオゾン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は空気清浄器、脱臭装置、減菌装置等のオゾン発生装置（以下、適宜、「空気マネジメント装置」と称する。）に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、オゾンを利用して脱臭や減菌を行うものの基本構造は、オゾン発生部と、オゾン発生部から排出された高濃度のオゾンを含有する気体を排出するファンや排出口等の排気構造部から構成されている。【０００３】  このうち、天井部に高濃度のオゾン含有空気を停留させるタイプのものは一旦、温めたオゾン含有空気を天井部に形成される熱停留層と置換するタイプのものである。これらは天井部の空気の温度より高い温度で高温のオゾン含有空気が排出されることにより、天井部の通常気体とすみやかに置換される。これにより天井部全般にオゾンが均等に充満し、その後、部屋全体に自然拡散または、強制循環動作により、オゾンが均等に部屋に充満される構造であった。【０００４】  しかし、これらの主目的は、濃い濃度のオゾンが直接人体等の生体に触れないための安全対策と、効果の安定のためにオゾンスポットが構成されないように最終的に徐々に拡散により下方向に向けて部屋内のオゾン密度を均等にすることであった。このため、天井部や床面表面近傍の構造物や害虫や異臭源をオゾンにより脱臭、減菌、あるいは害虫発生対策等を直接的にターゲットとしたものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】  空気清浄器  特願２０１４−２２７７４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  従来の空気マネジメント装置は特許文献１や図１に示すように、温めた高濃度のオゾン含有空気を天井近傍から排出して、一旦、天井近傍に高濃度のオゾン含有空気を停留させ、高濃度のオゾン含有気体が人体に直接触れないようにして、オゾン拡散と安全の対策としたものである。これはオゾン排出口から高濃度のオゾンが排出されて、子供等の生体に直接暴露されることを防止する対策である。【０００７】  この方法ではオゾン拡散は、オゾンを部屋全体に拡散させる前段階として天井近傍全域に、温めた軽い状態のオゾン濃度の高い空気を一旦停留させる。天井付近には温めた軽い気体であるオゾン含有空気は置換作用で速やかに天井全体にいきわたることになる。次のステップでゆっくりと部屋全体に拡散させることで、部屋中に均等にオゾンを拡散させることが可能となり、強制循環させる送風機能等で部屋全体に拡散される。【０００８】  このように、安全については、温めた高濃度のオゾン含有空気は一旦天井近傍に拡散して、濃度が薄まり、時間を経て安全な濃度としてから、ゆっくりと循環装置を回して部屋中に拡散させることで、子供やペット等もふくめて、生体に悪影響を起こさないようにしたものである。【０００９】  ここで、オゾン利用の空気マネジメントの一般的目的は減菌と脱臭、あるいは害虫等の発生防止である。【００１０】  特許文献１の装置は、その動作の過程で周囲温度に比して高温となる高濃度のオゾンが主として天井付近に停留する機能に言及している。しかし、この停留層は天井近傍のみであり、床面での停留層はない。また、目的も最終的なオゾン濃度管理による均等拡散と、生体が触れる場所にオゾンスポットが生じることを防止する安全目的である。【００１１】  この方法においても、天井部で高濃度のオゾン含有気体が一時的に停留されるため、減菌や脱臭等の効果が期待できる。しかし、床面ではその後の強制循環動作で均等拡散された後となり、床近辺では低濃度のオゾンにしか暴露されない。一方で、最も雑菌や害虫の発生、ほこりの蓄積、腐敗や変質等による異臭源が形成されるのは、むしろ天井面よりも床面である。【００１２】  さらに、床面は一般的に室温の平均値に比して相対的に冷却されており、流体の特性として表面近傍では流体抵抗が高く、これにより床面の表面近傍の空気層が停留し、直接的な吹付等を行わないとオゾンの暴露が困難な傾向も有す。また、強い吹付圧力をかけても、特に絨毯や凹凸のある床材、あるいは家具や什器の隙間、床と家具の隙間等の細部までオゾンを含有した気体に暴露することは困難となる。【００１３】  一方で、従来装置では天井部は温めた高濃度のオゾンに長期間さらされ、天井部の温度より高い高濃度のオゾン含有空気は、液体中の泡が浮上していくのと同じ重い気体と軽い気体の置換の原理で、天井部に停留していた空気とすみやかに置換される。このような気体の温度により密度が異なる比重差による置換は、吹付や拡散と異なり、細部にまで置換が進む。【００１４】  これにより、従来装置の目的とは異なるが、結果的に、天井面の凹凸部の奥に付着している菌や異臭源や害虫等も高濃度のオゾンにさらされることが可能となる。【００１５】  しかし、その一方で、床面は、ほこ���や雑菌、異臭源が天井面に比してさらに付着しやすく、最もオゾンに暴露させたい部分でもある。たとえば絨毯や凹凸のある床材、さらに、家具や機材と床の狭い隙間には攪拌や吹付や自然拡散による効果だけでは、天井面のように既存の空気層との温度差がつくる比重差による置換作用が働かず、迅速かつ有効に浸透しないという欠点があった。【００１６】  このような、特に床面も含めた置換作用を目的として、図２のように既存の空気層よりも冷たいオゾン含有空気と、既存の空気層よりも温かいオゾン含有空気を発生させて、高濃度のオゾン含有空気を主として、天井側と床側に暴露する方法が考えられる。【００１７】  この方法はたとえば、図３に示す構造の装置等により暖かいオゾンと冷たいオゾンを発生する事で実現できる。冷却にはペルチェ素子や冷媒を使用した冷却器が使用される。これにより、天井付近の暖かい空気層は、新たに生じた温かいオゾン含有空気に速やかに置換され、床面付近の冷たい空気層も冷たいオゾン含有空気に速やかに置換される。しかし、この場合は、中間層の部分での置換が行えない。たとえば書棚等が多い倉庫等では中間層に選択的に適用したい場合がある。【００１８】  一方で、オゾンを効率よく発生させる場合はオゾン発生器の吸入空気を充分に除湿することが知られている。この場合も効率を上げる場合はその措置が行われるが、オゾン発生後にさらに空気を大幅に冷やした場合は、除湿を行っても結露等で多少の水分が発生し、それらを速やかに除去しないと、効率の良いオゾン発生空気をえられない場合が考えられる。このため、大幅にオゾンを冷却するためには、結露等の発生でオゾン発生効率が低下しない方法が求められる。【００１９】  また、特に冷却時に高温の空気を吸い込むと、ターゲット温度まで冷却する温度差が大きくなり、必要以上に冷やすことになる。この場合、温度差が大きければ大きいほど冷却により結露する水分量が多くなる。さらに必要以上に高温の空気を吸い込めば高温の空気に含まれることができる水分量は多くなるのでさらに結露が発生しやすい条件となる。このため、冷却する場合は可能である限り、温度の低い空気を取り込むことがのぞましいが、現状ではそのようなものがなかった。
【課題を解決するための手段】
【００２０】  本案では、主として、オゾンを効率よく、より品質の良い冷却を得る手段について言及する。請求項１は、図４に示す構成である。空気吸入後、図示しない床面近傍の温度センサにより、床面の停留空気層の温度を測定し、その温度より低い温度に冷却したオゾン含有空気を生成する構造である。これにより、床面の既設の停留空気層を効果的に高濃度のオゾン含有空気層に置換できる機能を提供する。【００２１】  オゾン発生器の前段には通常はオゾン発生効率を上げる目的で湿度の影響を避けるために除湿器が設けられることがある。本案ではこの除湿機の冷却機能を高めて、除湿と冷却を同時に行い、オゾン発生器に供給する空気の湿度を充分に低くするとともに、温度も十分低くしてからオゾン発生器に供給する。このとき発生する結露による水分は下部に設けられた排出口から排出される。図４の例では吸入ポンプ４に冷却器３３の結露水の排出パイプにバルブ３１を設けて、吸入時に排出パイプから空気が逆流しないようにしている。本例ではバルブであるが、逆止弁等でもよい。【００２２】  なお、冷却されたオゾン含有空気は吸入ポンプ４により、オゾン発生器を介して排出される。吸入ポンプ４はファンでもよい。このとき、さらにもう一つの冷却部３を介して冷却してもよい。冷却器３３のみの場合、冷却されたオゾン含有空気が吸入ポンプや、途中経路のパイプ、オゾン発生器の予熱により再び温められてしまうため、このように追加の冷却部３により、再冷却を行うことも有効である。【００２３】  また、前記の吸入ポンプや途中経路のパイプ、オゾン発生器等の冷却空気が経由する構造物は断熱材等の図示しない断熱構造で断熱することにより、さらに効率よく冷却された空気を送出することが可能となる。【００２４】  なお、オゾンを発生する前に冷却空気だけを一定時間流し、経路をあらかじめ冷やしておくことや、オゾン発生器そのものもあらかじめ冷却しておく等の構造の付帯手段としてもよい。さらにオゾン発生器そのものを除湿・冷却装置の内部に構成し、冷却できる構造としておいてもよい。【００２５】  冷却空気の経路については結露の問題がともなうため、冷却されたオゾン含有空気を発生する前後に於いて、冷却装置を反転運転して温かい空気を発生させて、一定時間動作させることにより、気道の内部を常に乾燥させておくことも、品質の良いオゾン含有空気を供給するために行ってもよい。【００２６】  ここで、除湿については、温度が高いとそれに応じて空気に含まれることができる水分量が増大するため、可能であるなら温度が低い空気を吸入することで効率的な除湿が可能となる。また、対流が無い状態で熱平衡に達した場合は、床部の空気の温度が低い温度となり、この低い温度を使用することで冷却の効率も上がる。このため、本案では、対流の無いことと熱平衡に達していることを確認して、その後、図６（ａ）、（ｂ）の吸入口２３に示すように可能な限り低い位置から空気を吸入して除湿と冷却の効率を上げるものである。【００２７】  このときの吸入口は延長パイプ等で熱平衡状態の確認は、たとえば上部と床に近い部分の二カ所で温度の推移の確認や、微風速センサ等を活用して確認することができる。このような部屋の温度分布��熱平衡の安定を把握してからの動作によるため、冷却器の冷却温度等も事前に制御でき、且つ、冷やし過ぎる場合は、オゾン濃度と排出速度を制御することで最小の結露量で効果を得ることも可能となる。【００２８】  また、オゾン含有空気の排出は、吸入口の流体の影響をうけないように、吸入口から離す位置に設定し、且つ、床に近い部分、ほとんど床に触れるように真下に排出するか、ほぼ床面と同等の位置から排出してもよい。図６（ａ）、（ｂ）の吸入口２３と排出口２５はその例である。障害物がある環境では真下に排出して下におちた冷たいオゾン含有空気の置換拡散作用に依存してもよい。【００２９】  冷却手段は、冷媒を用いた熱交換式や、ペルチェ素子等を使用した電子式等により冷却を行う。なお、本例では、温かいオゾンは、オゾン発生器の後段でヒーターで加熱する構成となっているが、個別の加熱オゾン用の構成を使用して、冷却と除湿構造を不要とした構成も当然であるが構成してよい。【００３０】  本案では天井部と床部の温度差がある場合に効果的である。一方で温度差が無い場合であっても、加熱した場合は天井部の空気を置換でき、冷却した場合も床部の空気と置換することについてはなんら問題はない。必要なのは天井部と、床部の空気との温度差のあるオゾン含有空気の提供と、対流やサーキュレーションが行われていないことが条件となる。【００３１】  請求項２においては、請求項１の冷却の手段に関するものである。図５に示すように、冷却部は上下の構造を有し、吸入された空気は、冷却部の上部から内部に供給される。その後、比較して温かく、軽い外部からの流入空気は冷やされるに従って、上部から下部に移動していき、もっとも冷えた状態の重い空気が最下部に安定する。したがって、冷えた空気の排出口は下部の近傍からの排出となる。このようにすることで、最も冷えた空気だけを選択的に最下部から排出することが可能となる。通常の横タイプの熱交換式では冷却ルートを複雑な構造物で拘束して構成する必要があり、且つ、結露した水分の排出ルートも想定した複雑な構成となるが、本案では気体の温度による比重の差異を利用するためシンプルな構造で且つ、有効な機能を得ることができる。【００３２】  これを可能にするためには冷却器のサイズに応じてはゆっくりした排出が必要であり、次段のオゾン発生器に於いては濃いオゾンを発生し、床の部分に少しずつ重いオゾン空気を落していく動作を行うことで、バランスの良い冷却効果を得る。もちろん、排出スピードを上げるなら、冷却部をさらに上下に長くして、且つ、大型にすればよい。また、冷却性能をさらに上げるには、事前に保冷構造で冷やしておくことも可能であり、内部に保冷材等を入れ、事前に冷やしておくことで可能となる。なお、事前に保冷して冷却する場合は状況によっては吸入口の前段にバルブを挿入し、吸入を閉じることを行ってもよい。【００３３】  このように冷却構造に高さがあり、上下の長尺構造であることにより、結露した水滴は雨の原理で下に行くに従い凝縮し、重力により最下部に溜まりやすい構成となり、水平に長い構造や広い下部構造を持つ場合のような、水滴を一か所に集める立体的傾斜構造に比較して、水分を下部の一か所に集めやすい構造��なっている。このため、本体装置を多少傾斜させても、下部の水分排出機能が阻害されることはない。【００３４】  なお、この水分を排出する部分にはバルブや逆止弁をつけて、排出口からの逆流がおこらない構造とすることで安定した機能が保たれる。当然であるが、排出口は水がたまる想定レベルより上に配置される。【００３５】  排水された水については、溜めてから廃棄したり、熱で蒸発させる等の手法がとられるが、既定の位置を超えた水分量がある場合は、センサ等で検出して動作をとめる等を行うものである。一連の動作が完了していれば、冷却器の内部についても、熱交換器を逆転することで加熱器として動作させ、内部の水分を乾燥させることで、冷却器の内部を清潔に保つ保守動作を行わせることも可能である。【００３６】  また、冷却された空気がオゾン発生器や送風パイプを経由する時点で再び予熱により温められることが問題になる場合は、オゾン発生器やパイプを断熱材等で断熱構造にして、さらに問題になる場合は、オゾン発生器本体も冷却する等を行ってもよい。【００３７】  図５の例に於いては、部屋の床部に近い部分に設けられる空気の吸入口２３から、床部の温度に近い空気が供給され、冷却器内部の冷却構造部２１で冷却される。冷却構造部は保冷構造を有し、ある程度の冷熱蓄熱が可能なものとしてもよい。このため、事前に保冷して、相当量の冷熱蓄熱を行い、冷却時動作はその保冷構造を利用して冷熱蓄熱を利用してもよい。【００３８】  請求項３においては、冷却する空気の適切な温度の管理に関するものである。オゾン発生器の前段に配置される冷却部を備える場合は、その冷却温度は床面の平均温度、すなわち吸入空気の温度よりも冷やしすぎない温度、たとえば１０℃以下の温度差の範囲の冷却とする。後段に配置される場合はオゾン発生器の排出側の空気温度よりも冷やしすぎない温度、たとえば同様に１０℃以下の温度差の範囲で冷却することで冷却部の入出力間の温度差、すなわち冷却温度を管理することが安定した性能に有効となる。【００３９】  たとえば、周囲温度４０℃の空気を吸い込んで、これを除湿し、冷却すると、温度の高い気体ほど多くの水分量を含有できることから、飽和に達していた場合は相当量の水分が結露により凝縮されることになる。しかし、対流が安定し、ほとんど熱平衡に達している条件のもとでは、部屋の下部、すなわち床面周辺は当然ながら、天井部に比べて低い温度の空気層となる。たとえば温水容器を長時間放置した場合はこのような現象が起きる。この現象を利用し、下部の、すなわち床面近傍の冷たい空気を取り込む構造も本案の特徴である。【００４０】  前述の例、たとえば周囲温度４０℃の空気を吸い込んで、温度差３０℃、すなわち１０℃の冷却空気を発生させる場合は、気体の水蒸気含有量の特性から冷却器内部で相当量の結露が発生する。しかし、湿度環境にもよるが、高湿度状態でない限り、冷却温度が１０℃程度の温度差の冷却であり、且つ、水分含有量が少ない、たとえば２０℃以下の環境であればほとんど結露することはない。このことから、たとえば３０℃以上の室温のときは、冷却動作を行わせると効果的でないと判断する等の機能をつけ、効果的な室温の時だけの動作に限定することも有効である。当然出るが湿度情報を併用してもよい。【００４１】  いずれにしろ、冷却するターゲット温度差をたとえば１０℃程度にすることで、冷却器内部での不要な結露を抑えられ、装置のメンテナンスやカビ等による汚損、排出部分のカビ等による詰まり等も防止することが可能となる。【００４２】  このように、対流が平衡した状況を確認して、その状況下で部屋の床近傍の比較的温度の低い空気を吸入し、ターゲット冷却温度をたとえば１０℃程度の温度差にとどめる等の冷却管理を行うことで、適度な結露範囲での効率的な冷却が行える。【００４３】  さらに、このような管理を行うことで、オゾン発生器の後段に冷却器を置いた構造でも、結露がそれほど問題にならないで、運転を行うことも可能となる。【００４４】    請求項４は、部屋の中間層への適用の例である。図７に示すように、床部近傍の吸入口２３から空気を吸い込み、オゾン含有空気を生成し、ヒーター２で中間層の温度に設定してから排出する。温度の設定は中間部を狙って行うのが効果的である。しかし、さらに強力にするのであれば、三段階程度に分けて、つまり、天井部が２５℃、床部が５℃であれば、１０℃、１５℃、２０℃と三つの設定にして、時間をおいて分けて供給することでまんべんなく置換を提供することが可能となる。【００４５】  この場合、空気の供給口は代表的な位置として部屋の上下の中間部近傍となる。このときは装置の排出口がある面の壁を流束が伝わっていけるように装置の壁に沿って上下できる溝状の構造をつけてもよい。これにより、該当する温度層まで壁面を伝わって流束が上下することができ、気中を線香の煙のように空間を通過せず、壁面をガイドにして不要な拡散を防ぐことができる。【００４６】  ほとんど部屋の温度が均一である場合については、本体に加熱ヒーターをつけて、あらかじめ天井部に温かい空気をゆっくりと供給することで、人為的に天井部に加熱層を作ることを行ってもよい。逆のステップで、床部に冷たい空気層を作っておくことも可能である。このようにすることで、天井部と、床部はいわゆる温度層によるマスキングを行え、これによって天井部と床部以外を選択的にオゾンに暴露することも可能となる。【００４７】  いずれにしろ、ほとんど対流がなく、攪拌とサーキュレーションが発生しないゆっくりとした気体の供給が前提となる。
【発明の効果】
【００４８】  請求項１においては、オゾン化する空気の吸入部が不確定な場合、たとえば、天井部に近い場所から吸入した場合は比較的高い温度であり、また、高い温度故に水分を含みやすい空気となり、冷却エネルギーが過大に必要となり、さらに、除湿する能力も過大に求められる。また、対流を確認しないで動作させた場合も、置換作用が対流の影響で乱されて目的に合致した効果が得にくくなる。【００４９】  このため、本案では図６に示したように、床面に近い吸引部２３から吸引を行い、比較的低い床面の温度に応じて少ないエネルギーで冷却して温度を下げたオゾン含有空気を排出することで効率的な構成が可能となる。【００５０】  このとき、図６に示すように、本体を高い構造物の上に載せた場合や、排出部が吸入部に近い場合は延長パイプ等で離すことにより、改善される。吸入口と排出口は流れが干渉するため、影響のない範囲で離すことが必要である。このために延長パイプを用いてもよい。通常、問題にならない床置きの場合は、吸入口は排出口よりも高い位置に設けることにより解決される。【００５１】  また、オゾン発生器の前段に通常置かれることが多い除湿機の機能を高めて冷却機能を増大させることにより冷却器としての機能のみで除湿を同時に行うことでも効果が得られる。通常は吸入される空気の温度について管理が行われていないが、本装置では対流がほとんどない状況を検出して、床面に近い低い温度の空気を有効に取り込む構造をもち、床面に近い、比較的温度が低く、床面温度とほとんど同一の温度の空気を吸入することが特徴でもある。このことにより、たとえば床面が１０℃であれば、わずか数℃〜１０℃程度の冷却で重い空気をつくれ、オゾン含有空気と床面の既存の空気との置換を効果的に行うことができる。従来型では、吸入タイミングも吸入口の位置も規定されていなかったが、本案では吸入口の位置を低い位置にし、タイミングも対流の平衡状態を検出して行うものである。【００５２】  さらに、温度差を適切に選ぶことで、結露される水分量を極小に抑えることができる点である。無作為に対流が起きている状態で冷却器に空気を入れると、結露水生成機として動作してしまい、効率が悪く、さらに対流により置換効果もほとんど見込めなくなる。このため、本案では対流の有無を上下に配置した温度センサの値の推移や、微風速センサ等を活用して把握し、効果的な状況であることを確認してから動作させる方法を提案している。また、その際には、下部の床面に近い部分から吸入することにより、温度差のない、且つ、それにより除湿機内、すなわち冷却器内での結露を最小限にとどめることができる有効な方法である。【００５３】  このような部屋の温度分布と熱平衡の安定を把握してからの動作によるため、冷却器の冷却温度等も事前に制御でき、且つ、冷やし過ぎる場合は、オゾン濃度と排出速度を制御することで最小の結露量で効果を得ることも可能となる。【００５４】  請求項２においては、冷却器の構造に関するものである。冷却器は除湿によるオゾン発生効率低下を防ぐ目的である。これは空気中の水分量が多いとオゾン発生量が低下しやすいためであり、除湿によりそれを防ぐことが可能となる。本案ではさらに、取り込んだ空気���温度を室温状態に合わせて、目標の温度まで外気温度に対して相対的に適切な値に下げることをも主目的の一つとしており、低い位置からの空気吸入もその一つであり、比較的低い温度の取り込む条件に適した、適切に過不足なく冷却する効率の良い冷却部が求められる。【００５５】  ここで、冷却効果と除湿効果の両者を狙うため、冷却による結露の発生は避けられない問題である。このため、この結露の量を最低限に制御するために、適切な熱平衡状態であることを把握してから、適切な温度の低い位置からの空気の吸入を前提としている。【００５６】  その前提のもとに、本案では上下長尺方向で上部から吸入し、下部から排出する構造の冷却器を提案している。これは冷却器内の温度による空気の重さの相違による冷熱分布の平衡が保たれる程度の排出量である場合に効果的である。つまり、あまり排出量が多いと流束が連続するため、長尺構造である意味がない。適度にゆっくりした排出量である場合にこの構造が有効となる。しかし、ある程度の排出量であっても、上部の温かい空気と下部の冷たく重い空気の関係は上から下への流れとして維持される。たとえば、吸入口と排出口が近接しておらず、最も離れる構造のため、吸入された空気が冷却ルートを経ずにそのまま排出口に至るということがない構造でもある。【００５７】  上部から冷却機に流入した比較的暖かい空気は、ゆっくりした下部からの排気の流れはあるにしろ、まずは冷却器の上部方向に溜まる。その後、内部の壁面や、場合によっては前述していた保冷剤等に触れて徐々に温度が低下して、一部は結露しながら下部に移行していく。この過程で結露した水分は雨のように下に行くにしたがって凝結し、流されて、効果的に下部に溜まっていく。なお、この縦長構造により、水平構造に比べて下部の水を集める傾斜構造等が特に複雑にせずとも実現可能となる。【００５８】  なお、下部にたまった水は最下部近傍に設けられた排出口から排出されるが、冷却動作のときは、冷却されたオゾン含有空気を排出する本来の排出口に冷却気体を選択的に排出するために、この水の排気口はバルブや逆止弁等により閉じられている。【００５９】  最終的には下部の水溜め構造部の上にある排出口から、冷たくかつ除湿された空気としてオゾン発生器側に供給される。【００６０】  請求項３においては、冷却器の入力温度に応じた適切な冷却温度の設定を行うものである。まず、冷却器に入力される空気の温度、すなわち床近傍の平均温度に応じた適切な冷却温度を設定する。さらに、結露が顕著となる０℃以下の設定は行わない。これにより、たとえば水分を多量に含有できる４０℃の空気の時には動作を停止して、余分な結露によるトラブルや、除湿不足によるオゾン発生量管理が不能になることを防止することができる。さらに、たとえば入力空気が３５℃のときは冷却温度差設定を６℃以下、入力空気が２５℃のときは冷却温度差設定が８℃以下、入力空気が２０℃のときは冷却温度設定が１０℃以下等の入力温度に応じた冷却設定を行うことで障害の元となる結露現象を最小限にとどめることが可能となる。【００６１】  このように冷却器の入力出力の空気の温度差を所定の範囲内にして、且つ、前述の入力温度差を入力される空気の温��に応じて、結露が発生しにくい範囲で冷却できる。【００６２】  請求項４においては、天井部と床部の中間層をターゲットにした提案である。これにより天井部と、床部以外の中間部へのオゾンの選択的供給が可能となる。一方で、温度がほとんど均一な場合は天井面と床面にも触れてしまうことで吸着されて効果が低下する。【００６３】  このような場合は、あらかじめ絶縁層の役目をなす空気層を、加熱空気と、冷却空気の供給で天井部と、床部に供給することで、オゾン含有空気が天井部と床部に直接暴露されることを防ぐことが可能となる。たとえば、請求項１の装置でオゾン発生を行わずにヒーターまたは冷却器だけの動作でのような絶縁層を提供することは可能である。もちろん一般的なヒーターと送風回路を経由してでもよいが、重要なのはサーキュレーションとなるような強い風量ではなく、自然対流のような微風の創出にとどめることである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】従来の空気マネジメント装置の基本構成である。
【図２】天井部と床部の冷熱層と、冷却・加熱オゾン含有空気の置換の説明図。
【図３】冷却・加熱オゾン生成装置の説明図
【図４】請求項１の説明図。
【図５】請求項２の説明図。
【図６】吸入口と排出口の位置の説明図。
【図７】請求項３の説明図。
【図８】請求項４の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００６５】  請求項１においては、図４に示すように、オゾン発生源１と加熱部２、冷却部３にオゾンを送出するファン又はポンプ４を基本構成とする。図示しない温度センサはたとえば赤外線放射温度計等の非接触のもの等により天井部の温度、床部の温度を測定し、これらの安定性の推移の情報から、対流が起きていないことを確認する。対流が起きていない状態であることは微風センサ等を使用してもよい。
【００６６】  本装置で排出するオゾン含有空気の温度は、加熱側では天井部温度よりも高め、冷却側では床温度よりも低目とすることで効果を上げることができる。温度センサはこのための情報をえるものである。
【００６７】  なお、オゾンはあまり温度が高いと空気中の水分等で再結合がはやくなり、速やかに消失してしまうので、一般的には４０℃程度以上あげることはこのましくない。このため、むやみに温度を上げるというのも問題となる場合があり、適切な温度差をもたせて、有効な空気層を提供するために必要なのが温度センサとなる。
【００６８】  また、動作前の温度を測定することで停留する空気層が安定しているかをその温度の時間変化から予想して、効果的に運用するためにも使用することができる。外乱となる不要な対流が存在している場合、たとえばエアコン等が動作している場合はこの停留空気層を利用した機能は当然であるが使用できない、これらを把握するための対流センサとして風速センサ等を使用してもよい。
【００６９】  なお、主目的であるオゾンによる減菌や脱臭運転が完了した場合は、オゾン濃度の影響が生体に影響しないように、特に床面において、強制循環等を行い速やかに停留空気を拡散することも行ってよい。さらに、人体等を検出して生体が部屋にいる間は高濃度置換を行わない等の安全措置を採用してもよい。
【００７０】  特に吸入した空気を下げる場合は、吸入口２３が床に近い場所にあることが重要である。これを示したのが図６の二つの図であり、いずれも低い位置に吸入口２３があり、排出部も同様に最下部となる構成となる。これは、温度の低い空気を吸入した方が冷却器の効率もよく、除湿による結露現象も発生しにくいからである。本案では特に対流が安定した熱平衡状態で最下層の床部に温度が低い空気が集まることを利用しているので、これらの動作が可能となる。
【００７１】  請求項２においては、図５に示すように、冷却部の構成についてである。本装置は冷却したオゾン含有空気を排出するが、オゾンは湿度と水分により発生量が大きく変化するため、このような冷却装置により、あらかじめ除湿して、ある程度冷却可能な装置によりオゾン発生器に冷却され、かつ、除湿された空気を供給することが有効となる。
【００７２】  床近傍にある吸入口２３には比較的低い温度であることを前提にした空気が吸入される。一方で、冷却器の冷却温度のターゲットはこの温度よりも低い値である。流入した空気は上下の長尺構造の冷却器の内部の上部から供給され、場合によっては保冷機能も兼ねた冷却媒体２１の隙間を介して、徐々に下部の排出口２４に至る。排出量がゆっくりした排出であれば上下構造による熱対流により上部が温かく、下部が冷たい構成は維持される。この構造で、徐々に下部に移行した空気が冷やされて、徐々に結露し、最終的には重力により下部の水溜めに溜まることになる。
【００７３】  なお、この例ではポンプ４により、冷却器から排気されるため、ポンプ動作時は結露した水の排出用のバルブ３１は閉じられる。これにより、熱対流の流れと排出方向が一致し、さらに効率よく冷却がすすむことになる。冷却媒体は、たとえば、熱容量のあるステンレスや、場合によっては、イソプロピルアルコール等を含ませたいわゆる保冷剤で構成してもよい。この場合は事前に少しずつ、少ないエネルギーで冷却して、その冷却した容量の範囲で冷却する方式、あるいはリアルタイム冷却との合成方式等が採用できる。
【００７４】  事前に冷却しておく場合は、たとえばペルチェ素子等を使用した電子冷却方式が適している。この場合、ペルチェ素子の排熱側、つまりは発熱側に大きな大容量の放熱ファンを設ける必要なく構成することが可能となる。大容量の放熱ファンは部屋の対流を乱して、せっかく安定した熱区分層が構成されている状態を乱してしまうので好ましくない。一方で自然対流による放熱の場合は逆に放熱され温められた空気が自然に上部に溜まるため、本方式の安定した熱区分層を利用する意味では都合がよい。
【００７５】  誚求項３については、冷却されたオゾン含有空気の冷却温度を床部の温度に応じて変化させるものであり、過不足ない冷却の温度差を与えるためのものである。この概念を図７に示す。この図の示すところは、吸入口の外気温度を測定し、その測定された温度を基準にして、何度温度を下げるかを決めるテーブルを持つことである。図７はその概念の例であるが、たとえば２５℃の吸入口の温度であれば、８℃まで下げてよい、あるいは、０℃以下に下げてはならない等の、冷却ルールテーブルである。
【００７６】  これらの温度テーブルがあることにより、基本的には高い温度のときはあまり温度を下げ過ぎて冷却器内部の結露が過大となる等の問題点を避けることが可能となる。さらに０℃以下に下げてしまうと、冷却器が詰まる等の恐れがあるため、０℃以下にはさげない等のルールや、床部のつまりは吸入部の温度が４℃以下の場合は動作を行わない等の安定動作のためのルール作りを行うことにより、安定した動作を行うことが可能となる。
【００７７】  請求項４の基本構成を図８に示す。本案は天井部でもなく、床部でもなく、たとえば倉庫の書籍等の臭いを脱臭するような目的の場合に有効となる。基本的には図８に示すように天井部の温度センサ４１、中間部の温度センサ４２、床部の温度センサ４３の３カ所の温度センサを最低でも持つ。これにより、対流が安定し、熱平衡に至ったことを検出できるとともに、中間部の温度に設定したオゾン含有空気を、中間部に位置する排出口２５から排出するものである。
【００７８】  これにより、温度区分層として部屋の中間部に位置する温度に設定した、オゾン含有空気を提供することで、中間層に位置する対象物をオゾンに選択的に暴露することが可能となるものである。
【００７９】  なお、天井部と床部との温度差がほぼ均一な場合は、別の機構により、加熱した空気を発生させて人為的に天井部に高温の温度層をつくることを行ってもよい。この場合はこの温度層の存在により中間層の温度に設定されたオゾン含有空気と天井部は隔離される。同様に床部についても同じことを行い、冷却層をもうけることで床部はオゾンから隔離される。この二つの機構により、天井部と、床部を隔離した状態で中間層部だけを選択的にオゾンに暴露することが可能となる。
【符号の説明】
【００８０】１    オゾン発生源
２    加熱器
３    冷却器（冷却オゾン排出側）
４    ポンプ（ファン）
５    ペルチェ素子（冷却素子）
６    バルブ（冷却排気側）
７    バルブ（加熱排気側）
８    発熱器（ヒーター）
９    除湿器
１０  エアフィルタ
２１  冷却媒体（保冷剤）
２２  結露水
２３  吸入口
２４  排出口（冷却器用）
２５  排出口（冷却オゾン用）
２６  排水口（結露水排水用）
３１  バルブ（逆止弁）
３３  冷却器（前段）
３４  断熱材
３５  装置本体
４１  温度センサＴ１（天井側用）
４２  温度センサＴ２（中間部用）
４３  温度センサＴ３（床側用）
【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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