(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気の吸込口から吹出口に至る通風路と、該通風路へ洗浄液を散水する散水手段と、散水された洗浄液を貯水し、かつ、洗浄液を前記散水手段に供給する、上方が前記通風路に開放された洗浄液タンクとを備え、前記洗浄液タンク内の洗浄液は、分子吸着性粒子が分散された液体であり、洗浄液タンク内に、洗浄液を撹拌する撹拌部材が設けられるとともに、
前記通風路内の前記散水手段の散水口よりも上流側に放電部が設けられ、前記放電部は正イオンおよび負イオンを含む活性粒子を放出することを特徴とする空気浄化装置。
【請求項２】
前記洗浄水を散水する散水手段は、前記洗浄液タンク内の上澄み部分を吸いこんで散水することを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項３】
前記正イオンはＨ＋（Ｈ２Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）、前記負イオンはＯ２−（Ｈ２Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気浄化装置。
【請求項４】
前記活性粒子は、イオン、オゾン、ラジカルのいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の有害物質を除去する空気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、室内環境を快適にしたいという要望に応えるために、フィルターや吸着剤などを用いた空気浄化技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、汚れた空気中の臭気成分を分解して脱臭するコロナ放電電極と、臭気成分を吸着して脱臭する活性炭フィルターとの組み合わせにより、空気浄化を可能とした空気清浄機が開示されている。
【０００４】
図４は特許文献１に示された空気清浄機の要部の概略図である。図４において、１４は内部に風路１５を有する空気清浄機本体、１６は吸込み口、１７は吹出し口である。また、風路１５には、吸込み口１６からの塵埃や臭気を含む、汚れた空気を除塵する集塵フィルター１８と、集塵フィルター１８の下流側に対向して設けられ、汚れた空気の臭気成分を分解して脱臭するコロナ放電電極１９と、コロナ放電電極１９の下流側に対向して設けられ、活性炭により臭気成分を吸着して脱臭する活性炭フィルター２０と、活性炭フィルター２０と吹出し口１７との間に設けられ、風路１５内に汚れた空気を導入し清浄化された空気を排出する送風ファン２１とが配設されている。
【０００５】
活性炭フィルター２０は、活性炭繊維もしくは有機繊維に活性炭の粉末を接着させて形成した第１のフィルター部２０ａと、破砕炭またはペレット状等の粒状の活性炭により形成された第２のフィルター部２０ｂとの２層構造となっている。
【０００６】
このように、活性炭フィルター２０を、吸着効率の高い第１のフィルター部２０ａと吸着量の多い第２のフィルター部２０ｂとから構成することにより、第１のフィルター部２０ａで汚れた空気中の臭気成分を素早く吸着できるとともに、第２のフィルター部２０ｂで多量の臭気成分を吸着でき、フィルターの長寿命化が可能となる。
【特許文献１】特開２００１−３５３２１２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のような活性炭を用いるフィルター方式においては、小型で性能を上げるためには、活性炭の粉末を微細化し、活性炭表面積を上げる方法が適当であるが、粉末の微粒子化やそれに伴う粒子数の増大等により、粉末が剥離しやすくなり、吹き出し口から空気中に活性炭が飛散する可能性があった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、分子吸着性粒子が空気中に飛散するのを防ぐことのできる空気浄化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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、分子吸着性粒子を液体と共に用いたものである。具体的には、本発明は、空気の吸込口から吹出口に至る通風路へ、散水手段によって、液体と共に分子吸着性粒子を放散させたことを特徴とする空気浄化装置である。この構成によれば、液体によって分子吸着性粒子の自重が大きくなるため、分子吸着性粒子が外部に放散されるのを防ぐことができる。
【００１０】
分子吸着性粒子は、空気中の粉塵、臭気または化学物質等の被除去物を捕捉できる固形物であれば特に限定されるものではなく、被除去物に対して、ファンデルワールス力等の物理的な吸着性や、イオン結合等の化学的な吸着性を有する粒子を含む概念である。分子吸着性粒子としては、多孔性の粒子が好ましく、例えば、活性炭が挙げられるがこれに限定されるものではなく、その他には、ゼオライト、二酸化マンガン、シリカ、イオン交換樹脂、活性アルミナ、ケイ酸アルミニウム、多孔質ガラス、シリカゲル、活性白土、多孔性粘土鉱物等を挙げることができる。
【００１１】
また、分子吸着性粒子の大きさは、散水手段によって放散できる程度の大きさであれば限定されるものではないが、表面積を大きくして被除去物との吸着性を向上させるためには、１〜１０００μｍ、好ましくは１〜１００μｍ、さらに好ましくは約１０μｍとするのがよい。
【００１２】
液体としては、水、硫酸、水酸化ナトリウム等、被除去物に応じて使用することができる。
【００１３】
また、本発明のより具体的な例としては、空気の吸込口から吹出口に至る通風路と、通風路へ洗浄液を散水する散水手段と、散水された洗浄液を貯水し、かつ、洗浄液を散水手段に供給する洗浄液タンクとを備え、洗浄液タンク内の洗浄液は分子吸着性粒子が分散された液体であり、洗浄液タンク内に、洗浄液を撹拌する撹拌部材が設けられたことを特徴とする空気浄化装置としてもよい。この構成によれば、洗浄液中の液体によって分子吸着性粒子の自重が大きくなるため、分子吸着性粒子が空気浄化装置外へ放散されるのを防ぐことができる。また、洗浄液タンク内の洗浄液が撹拌されるので、液体中において分子吸着性粒子が凝集せず、空気中の被除去物と分子吸着性粒子とを効果的に接触させ、吸着させることができる。
【００１４】
また、散水手段から放散された液体は、洗浄液タンク開口における、洗浄液の上澄み部分に流入するように配されるのが好ましい。散水手段から放散される液体を直接洗浄液タンク内に流入させることができる。
【００１５】
なお、洗浄液は、散水手段から散水された後、洗浄液タンクに溜められ、再び散水手段に送られるといったように、散水手段と洗浄液タンクとの間を循環するが、分子吸着性粒子については、液体と共に散水手段と洗浄液タンクとの間を循環させる形態としてもよいし、循環させずに洗浄液タンク内に留めておく形態としてもよい。
【００１６】
分子吸着性粒子を循環させずに洗浄液タンク内に留めておく形態として、具体的には、散水手段に、洗浄液タンクと散水口とを連通する供給管を備え、供給管の洗浄液タンク側開口が、洗浄液の上澄み部分に配されるようにすればよい。分子吸着性粒子は自重により洗浄液タンク下方へ沈殿するので、供給管を洗浄液の上澄み部分に配すれば、分子吸着性粒子をほとんど含まない液体を、散水手段の散水口に供給することができる。この構成によれば、散水口から放散される液体中に、分子吸着性粒子が含まれないので、空気浄化装置外に分子吸着性粒子が吹出されるのを防止することができる。また、分子吸着性粒子を循環させずに洗浄液タンク内に留めておく別の形態としては、供給管の洗浄液タンク側開口にフィルターを設ける等して、濾過する形態としてもよい。
【００１７】
また、分子吸着性粒子を循環させずに洗浄液タンク内に留めておく別の形態として、洗浄液タンクは、その上方に隔壁を設けて左右の区画室に区画し、一方の第一区画室に散水手段から散水された洗浄液を流入させ、他方の第二区画室に供給管の洗浄液タンク側開口を配するようにしてもよい。第一区画室と第二区画室とは上方で分離されているが下方で連続しており、洗浄液は下方を通じて両室内を移動可能である。この構成によれば、第二区画室は、第一区画室と上方が区画されているので、第一区画室に流入する洗浄液による影響をほとんど受けないですむ。したがって、第二区画室内の洗浄液は、ほぼ平静な状態を保つことができ、分子吸着性粒子を沈殿させた状態を保つことができる。その第二区画室に配された供給管は、分子吸着性粒子の含有量の少ない洗浄液を吸込むことができる。
【００１８】
このとき、撹拌部材は、第１区画室内に設けるのが好ましい。第一区画室では分子吸着性粒子と被除去物との吸着を促進することができる。なお、第二区画室は、隔壁があるので撹拌部材による影響を受けないですむ。また、第二区画室の上方より散水する液体の送出を行う配管を配置することにより、引力により分子吸着性粒子を分離した液体を散水できるため、ポンプや配管が詰まることがなく装置の長寿命化が可能になる。
【００１９】
また、通風路内の散水手段の散水口よりも上流側に、放電部を設けるのが好ましい。放電により生成されたラジカル、イオン、プラズマ及び／又はオゾンなどにより、吸込口から吸込まれた空気中に含まれる被除去物の洗浄液との反応性を高めることができる。したがって、空気浄化性能を高めることができる。
【００２０】
放電部の放電電極からは、正および負からなる荷電粒子を放出するのが好ましい。正または負に荷電した粒子としては、Ｈ＋（Ｈ２Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）等の正イオン、Ｏ２−（Ｈ２Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）等の負イオン、プラズマ、ラジカル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。このような構成によれば、放電により帯電した空気中の被除去物等を除電でき、通風路の壁面に付着するのを防止できる。またさらに、上記ラジカルまたはイオン、プラズマ、オゾンなどが液体の放散部で液体に取り込まれ、空間に放出される前に濃度が低下するので、空間に存在する生物や物品への安全性を向上させることができる。したがって、洗浄液に高効率で接触でき、安全性を確保しながら、空気浄化能を上げることが可能になる。
【００２１】
洗浄液タンクを、装置本体に着脱可能に設けるのが好ましい。この構成により、汚染された溶液のみを交換することができ、空気浄化装置全体を洗浄することなく、簡単に空気浄化を継続することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、分子吸着性粒子を液体と共に用いることにより、分子吸着性粒子の自重が大きくなり、吹出口から外部に拡散されるのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
[第一の実施形態]
図１は第一の実施形態に係る空気浄化装置の要部の概略図である。本空気浄化装置には、ケーシング（図示せず）内に、吸込口１と吹出口２とを連通する通風路３が形成されている。通風路３内には、ファン４が設置され、吸込口２から外部の空気を取り込み、清浄化された空気を吹出口２から外部へ放出する。図中の矢印は、空気の流れを示す。通風路３は、断面積が約８０ｃｍ２の大きさであり、ファン４の直径は約１０ｃｍ、風速は約１ｍ／秒である。また、ケーシング内には、ファン４、後述する撹拌機７及びポンプ１０の動作を制御する制御部（図示せず）が設けられている。
【００２５】
通風路３を構成する壁面の下方の一部に開口が形成され、その開口に容器状の洗浄液タンク５がはめ込まれる。洗浄液タンク５内には、洗浄液６が充填される。洗浄液６としては、水中に、分子吸着性粒子である活性炭粒子６ａが分散された液体が使用される。また、活性炭粒子６ａとしては、約１０μｍ程度の大きさに粉砕したものを利用する。
【００２６】
また、洗浄液タンク５内の底面には、撹拌部材である撹拌機（ファン）７が設けられる。撹拌機７は、洗浄液６を攪拌することにより、洗浄液６に取り込まれた化学物質であるホルムアルデヒド等の被除去物と、分子吸着性粒子６ａとの反応を促進する働きを有する。
【００２７】
散水手段８は、供給管９と、その途中に設けられたポンプ１０とから構成され、洗浄液タンク５内の洗浄液６をポンプ作用により汲み上げ、通風路３内に上方から散水する。ポンプ１０は、１秒あたり３０ｃｍ３の洗浄液６を送出するように設定されている。
【００２８】
詳しくは、供給管９の洗浄液タンク側は、洗浄液タンク５の側壁に設けられた開口に挿通され、先端が洗浄液タンク５の洗浄液６内に配される。この構成により、供給管９の洗浄液タンク側開口９ａから洗浄液６を吸込むことができる。
【００２９】
また、供給管９の散水口９ｂ側は、通風路３を構成する壁面の上方に設けられた開口に挿通され、通風路３及び洗浄液タンク５に向かって開口する。供給管９の散水口９ｂには、洗浄液６を散水可能なノズル（図示せず）が設けられる。この構成により、吸い上げられた洗浄液６を、通風路３を通る空気に向かって散水することができる。そして、散水された洗浄液６は、直接または通風路３の壁面を伝って洗浄液タンク５内に回収される。なお、ノズルとしては、洗浄液６をミスト状に噴霧可能な噴霧ノズルが好ましい。洗浄液６の空気との接触面を大きくすることができる。
【００３０】
上記構成において、吸込口１から取り込まれた空気は、散水手段８から噴霧される洗浄液６と接触し、空気中の被除去物が洗浄液６内に取り込まれる。洗浄液６には分子吸着性粒子６ａが分散されているので、被除去物は分子吸着性粒子６ａに吸着し、浄化能が向上する。その後、清浄化された空気は、吹出口２より外部に放出される。この構成によれば、洗浄液６中の液体によって分子吸着性粒子６ａの自重が大きくなるため、分子吸着性粒子６ａが空気と共に外部に放散されるのを防ぐことができる。
【００３１】
次に、図２に、上記構成の空気浄化装置に、ホルムアルデヒドガスを０．０８ｐｐｍ含ませた空気を取り込ませた場合の処理後の空気中のホルムアルデヒド濃度を調べたデータを示す。横軸は経過時間、縦軸は処理後(空気浄化装置通過後)の空気中のホルムアルデヒド濃度である。処理後の空気中のホルムアルデヒド濃度は、通風路３の吹出口２で計測した値である。
【００３２】
０〜１分においては、ファン４は駆動させるが、洗浄液タンク５へ水を入れずに、散水手段８から洗浄液６を散水していない。この場合、導入された空気中のホルムアルデヒド濃度は変化せずそのまま排出される。
【００３３】
１分後、洗浄液タンク５内に水を入れ、散水手段８より水を噴霧し、導入した空気に接触させる（図中Ａ部）。すると、空気に含まれるホルムアルデヒドガスは水に取り込まれ、処理後の空気中のホルムアルデヒド濃度は０．０２ｐｐｍまで低下する。しかしながら、水に溶け込むホルムアルデヒド濃度が飽和状態となるにつれて除去性能は低下して、処理後の空気中のホルムアルデヒド濃度が上昇し、２時間後にはおよそ０．０４ｐｐまで上昇する。
【００３４】
３分後、洗浄液タンク５の水の中に活性炭粒子を入れ、撹拌機７によって拡散する（図中Ｂ部）。すると、空気中のホルムアルデヒドは一旦水に取り込まれ、さらに活性炭に吸着されるため、空気中から大量に除去される。このため、処理後の空気中のホルムアルデヒド濃度はおよそ０．００８ｐｐｍまで低下し、長期間の除去性能が維持される。本例では、およそ１０００時間まで排出ガス濃度が０．０２ｐｐｍ以下の状態を保つという性能を得ることができた。
【００３５】
以上から、本空気浄化装置は、高除去率、かつ、長期間の空気浄化機能を実現することが示された。
【００３６】
[第二の実施形態]
図３は本発明の第二の実施形態に係る空気浄化装置の要部の概略図である。図３に示すように、空気浄化装置には、第一の実施形態と同様に、吸込口１と吹出口２とを有し、ファン４が設置された通風路３が形成され、通風路３の下方に洗浄液タンク５が設けられる。洗浄液タンク５内には、水に、分子吸着性粒子である活性炭粒子６ａが分散された洗浄液６が充填される。また、供給管９とポンプ１０とから構成された散水手段８が設けられ、洗浄液タンク５内の洗浄液６をポンプ作用により汲み上げ、通風路３内に散水する。
【００３７】
さらに、本実施形態における空気浄化装置は、通風路３内において、散水手段８の散水口９ｂとファン４との間に設置された放電部としてのラジカル発生部１１と、ラジカル発生に必要な高圧を発生する高圧発生部１２と、高圧発生部を制御する制御部（図示せず）を備える。
【００３８】
ラジカル発生部１１は、誘電体と、この誘電体の両面に対向するように設けられた放電電極及び対向電極を有する。高圧発生部１２は、両電極間に高電圧を印加することによりラジカルを発生させる。この構成により、吸込口１から取り込まれた空気中に含まれる被除去物は、ラジカル発生部１１によって励起され、洗浄液６との反応性が高められる。例えば、空気中に含まれるホルムアルデヒドなどのガス成分は、ラジカル発生部１１の放電により分解され、不安定な粒子となるため、洗浄液６中の液体および分子吸着性粒子６ａに取り込まれやすくなる。したがって、排出される空気の純度が高くなる。このようにして清浄化された空気は吹出口２より外部に放出される。
【００３９】
また発生したラジカルやイオン、プラズマ、オゾンなどは液体に捕捉され、空間に放出される前に濃度が低下するため、空間に存在する生物や物品への影響が低下し、安全性を高めることができるという特徴を有する。
【００４０】
さらに、ラジカル発生部１１は、正イオン及び負イオンの荷電粒子を放出する。通風路３内の空間のイオン濃度が、正イオン及び負イオンそれぞれ１０，０００個／ｃｍ３程度になるように設定されている。このような構成とすることにより、取り込まれた空気中に含まれる粉塵等の被除去物が除電され、通風路３の壁面に付着するのを防止でき、散水手段８から噴霧される洗浄液６に効率的に接触させることができる。
【００４１】
また、高圧発生部１２に導電性のリード線１２ａを介して電気的に接続された電極（図示せず）が、散水手段８の供給管９の散水口９ｂ付近に固定されている。散水手段８から噴霧される洗浄液６の電位は、接地若しくは接地を基準として荷電粒子よりも低い電位となるようにすることが望ましく、本例では、供給管９を電極にて電位調整し、おおよそラジカル発生部１１から生成された正イオンおよび負イオンの間の電位になるよう、接地電位としている。このような電位調整を行うことにより、たとえ空気中の粉塵等が正イオンおよび負イオンにより十分除電されず、電荷を有していない場合であっても、粉塵は洗浄液６の電位に反発し壁面に付着することなく、散水手段８から散水されるミスト中に導入され、洗浄液６に補足されることが可能になる。
【００４２】
なお、本例において放電により生成される活性な粒子はラジカルであっても、イオンであっても良い。また、オゾンなどの反応性の高い分子種であってもよく、空気中の不純物等と反応し、変性や分解作用を有する粒子であれば本発明の目的に供することが可能である。
【００４３】
洗浄液タンク５には、隔壁１３が設けられる。隔壁１３は、通風路３の壁面からＬ字状に延設され、その先端が洗浄液タンク５上方から垂下するように設けられる。この隔壁１３によって洗浄液タンク５内は、左右の区画室に区画される。なお、隔壁１３の下端は、洗浄液タンク５の底面よりも上方に位置しており、この下方の隙間から第一区画室１３ａと第二区画室１３ｂとの間での洗浄液６の行き来が可能である。
【００４４】
第一区画室１３ａ側には、散水手段８より散水された洗浄液６が流入する。また、第一区画室１３ａの底面に撹拌機７が設けられる。洗浄液タンク５中の洗浄液６が撹拌されることにより、被除去物と洗浄液６中の分子吸着性粒子６ａとの接触が促進され、被除去物は分子吸着性粒子６ａに吸着する。
【００４５】
第二区画室１３ｂ側には、供給管９の洗浄液タンク側開口９ａが配される。ここで、洗浄液６中の分子吸着性粒子６ａは、自重により洗浄液タンク５下方へ沈降するので、洗浄液６の上方には上澄み部分が形成される。この上澄み部分に、供給管９の洗浄液タンク側開口９ａが配される。また、第二区画室１３ｂ内は、第一区画室１３ａと区画されているので、第一区画室１３ａ内に流入する洗浄液６による影響を受けないですむ。したがって、第二区画室１３ｂ内の洗浄液６は、ほぼ平静な状態を保つことができ、分子吸着性粒子６ａを沈殿させた状態を保つことができる。このような構成により、散水手段８は、分子吸着性粒子６ａをほとんど含まない液体を吸い込むことができる。散水口９ｂから放散される液体中に、分子吸着性粒子６ａが含まれないので、外部に分子吸着性粒子６ａが吹出されるのを防止することができる。
【００４６】
また、洗浄液タンク５は、上下に分離され、下部５ａが上部５ｂに対して着脱可能とされる。上部５ｂと下部５ａとの着脱の形態としては、一方に設けた凸部を、他方に設けた凹部又は穴に嵌合させる形態としてもよいし、螺合溝により両者を螺合させる形態としてもよい。このような構成により、洗浄液タンク５の下部５ａを取り外して、洗浄液６の交換をすることができる。洗浄液６を入れ替えることにより、わずかなメンテナンス作業で空気浄化装置としての機能を再開できる。また、供給管９中には分子吸着性粒子６ａの残留は少ないため、洗浄液タンク５の交換により、大半の活性炭を交換可能となり、装置全体を初期状態に近い状態に復帰させることができる。
【００４７】
上記構成において、吸込口１から取り込まれた空気は、ラジカル発生部１１によって励起され、洗浄液６との反応性が高められる。また、ラジカル発生部１１から発生する正負両イオンにより、被除去物が除電され、通風路３の壁面に付着するのを防止する。そして、空気は散水手段８から噴霧される洗浄液６と接触し、空気中の被除去物が洗浄液６内に取り込まれ、残りの清浄化された空気は、吹出口２より外部に放出される。
【００４８】
被除去物を取り込んだ洗浄液６は、洗浄液タンク５の第一区画室１３ａ内に流入する。第一区画室１３ａ内で撹拌されることにより、洗浄液タンク５中の分子吸着性粒子６ａに吸着する。洗浄液タンク５内は、第一区画室１３ａと第二区画室１３ｂとに区画されており、第二区画室１３ｂ内では分子吸着性粒子６ａが沈降した状態となる。散水手段８は、第二区画室１３ｂ内において分子吸着性粒子６ａを含まない上澄み部分を吸い込み、通風路３内に散水する。
【００４９】
このように、散水手段８から噴霧される洗浄液６中に分子吸着性粒子６ａが含まれない構成としているため、分子吸着性粒子６ａが空気と共に外部に放散されるのを防ぐことができる。また、被除去物は、一旦水に取り込まれ、洗浄液タンク５内で活性炭と反応し除去されるので、高い除去性能を保つことができる。
【００５０】
本実施の形態の空気浄化装置では、本装置に取り込まれるホルムアルデヒド濃度が約０．０８ｐｐｍの場合、排出空気において約０．００４ｐｐｍ以下となっており、１０００時間まで排出ガス中のホルムアルデヒドガス濃度を０．００８ｐｐｍ以下に抑えることができた。
【００５１】
なお、本発明は上記第一及び第二の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正及び変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記の実施形態では、分子吸着性粒子６ａとして活性炭粒子を用いたが、他の化学吸着剤、例えばゼオライトや二酸化マンガンなどでも吸着作用のある物質を用いてもよく、また、反応により被除去物を分解する機能を有する物質を使用しても本発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第一の実施形態に係る空気浄化装置の要部の概略図
【図２】本発明のガス除去性能を示す図
【図３】第二の実施形態に係る空気浄化装置の要部の概略図
【図４】従来の空気浄化装置の要部の概略図
【符号の説明】
【００５３】
１      吸込口
２      吹出口
３      通風路
４      ファン
５      洗浄液タンク
６      洗浄液
６ａ    分子吸着性粒子
７      撹拌機
８      散水手段
９      供給管
９ａ    洗浄液タンク側開口
９ｂ    散水口
１０    ポンプ
１１    ラジカル発生部
１２    高圧発生部
１３    隔壁
１３ａ  第一区画室
１３ｂ  第二区画室
【図１】
0004847223.tif 000002
【図２】
0004847223.tif 000003
【図３】
0004847223.tif 000004
【図４】
0004847223.tif 000005