(57)【要約】【課題】  処理液に気液接触させて汚染物質を溶解除去し、処理液を冷却することで汚染物質の吸収効率を維持し、熱効率が良く、装置の小型化が可能な空気清浄機を提供する。【解決手段】  気液接触部と冷却装置の冷却部を一体化する。気液接触方法は、通気性フィルターに処理液を含浸させた湿潤フィルターを用いる方法や、処理液を噴霧状または水膜状に放出する方法がある。冷却装置としては、冷媒を用いた冷媒冷却装置や、ペルチェ素子を用いる。気液接触部に処理液を供給するための処理液供給経路（配管および放出部から成る）と冷却部を一体化してもよい。気液接触する場所で、または、その近くで処理液を冷却することで、冷却効率を高めることができ、さらには装置を小型化できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を気液接触させることで前記空気中に含まれる汚染物質を処理液に溶解して減少させる気液接触部と、前記処理液を冷却する冷却装置とを備え、該冷却装置の冷却部と、前記気液接触部とが一体的な構造をなし、前記処理液を前記気液接触部内の前記冷却部にて冷却することを特徴とする空気清浄機。
【請求項２】
前記気液接触部は熱伝導性部材を中に含み、該熱伝導性部材に前記冷却部の温度が伝わる様に接続することで、前記気液接触部と前記冷却部とを一体的な構造とする請求項１記載の空気清浄機。
【請求項３】
前記冷却装置は、前記気液接触部の一部と前記冷却部とが接触するように配置することで、前記気液接触部と前記冷却部とを一体的な構造とする請求項１記載の空気清浄機。
【請求項４】
空気を気液接触させることで前記空気中に含まれる汚染物質の少なくとも一部を処理液に溶解させて除去する気液接触部と、前記処理液を冷却する冷却装置とを備え、該冷却装置の冷却部が前記気液接触部を直接、冷却することを特徴とする空気清浄機。
【請求項５】
空気を気液接触させることで前記空気中に含まれる汚染物質の少なくとも一部を処理液に溶解させて除去する気液接触部と、前記気液接触部に前記処理液を供給する処理液供給経路と、前記処理液を冷却する冷却装置とを備え、前記冷却装置の冷却部と、前記処理液供給経路とが一体的な構造をなし、前記処理液を前記処理液供給経路にて冷却することを特徴とする空気清浄機。
【請求項６】
前記処理液供給経路は配管および処理液放出部から成り、前記配管には前記処理液が流れ、前記処理液放出部は前記処理液を前記気液接触部へ放出するとともに、前記処理液放出部または前記配管を構成する管壁の外面は、これを取り囲むように前記冷却部が固定されて、前記処理液放出部または前記配管と、前記冷却部とが一体的な構造をなし、前記管壁を介して前記処理液を冷却することを特徴とする請求項５記載の空気清浄機。
【請求項７】
前記処理液供給経路は処理液放出部および配管から成り、前記配管には前記処理液が流れ、前記処理液放出部は前記処理液を前記気液接触部へ放出するとともに、前記処理液放出部または前記配管の管壁は前記冷却部から構成されており、前記処理液供給経路を流れる前記処理液を前記冷却部にて直接、冷却することを特徴とする請求項５記載の空気清浄機。
【請求項８】
前記処理液はポンプによって圧送され、前記気液接触部に供給されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の空気清浄機。
【請求項９】
前記処理液は水であり、水道からの水圧によって前記気液接触部に供給されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の空気清浄機。
【請求項１０】
前記処理液を蓄える処理液槽が前記気液接触部の上部に配置されており、重力によって前記処理液が前記気液接触部に供給されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の空気清浄機。
【請求項１１】
前記気液接触部は、通気性フィルターに前記処理液を含浸させた湿潤フィルターであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の空気清浄機。
【請求項１２】
前記気液接触部は、前記処理液を空気中に放出し流動させたものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の空気清浄機。
【請求項１３】
前記冷却装置は、ペルチェ素子である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の空気清浄機。
【請求項１４】
前記冷却装置は、冷媒冷却装置である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の空気清浄機。
【請求項１５】
前記空気清浄機は温度制御装置を備え、前記冷却装置を制御することで前記処理液の温度調節をすることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気清浄機に関するものである。さらに詳しくは、水などの処理液を用いて空気中に含まれる汚染物質を溶解除去する空気清浄機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、部屋の空気に含まれる汚染物質を除去する空気清浄機の需要が高まっており、家庭、オフィス、喫煙室、病院、公共機関、老人ホーム、工場などで利用されている。特に換気しにくい場所での空気清浄機の利用が注目されている。汚染物質の化学組成としては、例えばアンモニアやトリメチルアミンなどの窒素化合物、酢酸やイソ吉草酸などのカルボン酸、ホルムアルデヒドやアセトアルデヒドなどのカルボニル化合物、硫化水素やメチルメルカプタンなどの硫黄化合物がある。その他にはタバコの煙に含まれる数百種もの有害物質を例示することもできる。
【０００３】
上記の物質を除去するために、汚染空気と処理液とを気液接触させ、汚染物質を溶解除去する空気清浄機が知られている。処理液として水を使用した場合、水溶性の汚染物質を効果的に除去することが可能である。しかしこのような空気清浄機では汚染物質の溶解に伴う溶解熱や、水を循環させるためのポンプから発生する熱によって、水温が上昇して汚染物質の溶解度が低下する問題があった。また、水温上昇に伴い汚染物質が再離散する問題や、湿度が上昇する問題もあった。下記特許文献１には処理液としての水を室内機で冷却して汚染物質を吸収し、汚れた水を室外機で加熱することで汚染物質を室外へ放出する方法が開示されている。水と空気の気液接触方法としては、特にバブリングによる方法が開示されている。
【特許文献１】特許第３１５６７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし室内機と室外機を備えた空気清浄機では、装置が大型なので自由に持ち運びすることができない問題があった。また、バブリングに用いる水を冷却すると、大量の水を冷却する必要があり、消費電力が大きい問題もあった。さらに、熱効率が悪い問題もあった。
【０００５】
そこで本発明は、処理液に気液接触させて汚染物質を溶解除去し、処理液を冷却することで汚染物質の吸収効率を維持し、熱効率が良く、装置の小型化が可能な空気清浄機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明の空気清浄機は、空気を気液接触させることで空気中に含まれる汚染物質を処理液に溶解して減少させる気液接触部と、処理液を冷却する冷却装置とを備え、冷却装置の冷却部と、気液接触部とが一体的な構造をなし、処理液を気液接触部内の冷却部にて冷却することを主要な特徴とする。
【０００７】
また、上記課題を解決するために本発明の空気清浄機は、空気を気液接触させることで前記空気中に含まれる汚染物質の少なくとも一部を処理液に溶解させて除去する気液接触部と、前記気液接触部に前記処理液を供給する処理液供給経路と、前記処理液を冷却する冷却装置とを備え、前記冷却装置の冷却部と、前記処理液供給経路とが一体的な構造をなし、前記処理液を前記処理液供給経路にて冷却することを主要な特徴とする。
【０００８】
上記の気液接触部とは、例えばフィルター等の通気性部材に処理液を含浸させて湿潤フィルターとしたものや、処理液を噴霧状または水膜状に放出して空気中に流動させたものを指す。このような気液接触部に処理液を供給しつつ、ファン等で空気を導入すると、空気中に含まれる汚染物質が処理液に溶解し、空気を清浄化できる。
【０００９】
冷却部とは、冷却装置のうち周囲の熱を吸収して温度を下げる部分のことを指す。周知のとおり、冷却装置は熱の移動によって冷却を実現している（化学反応を用いるものを除く）。そのため、冷却装置には冷却部と放熱部が必然的に含まれている。例えば冷媒を用いた冷却装置ではエバポレーターが冷却部に相当する。さらに、処理液とは気液接触によって空気中の汚染物質を吸収する液体を指し、具体的にはアルコールやアセトンなどの有機溶媒や、水のことである。特に水は安価であり、汚染物質を効果的に吸収するので望ましい。
【００１０】
前述したように、気液接触を続けていると処理液の温度が上昇して汚染物質の吸収効率が悪くなる。そこで処理液を冷却するのであるが、本発明では気液接触部と冷却部を一体化することで高い冷却効率を得ている。一体化するとは、例えば湿潤フィルターの内部に冷却部を埋め込み、一体化した部品とすることである。冷却装置として冷媒冷却装置を用いた場合、湿潤フィルターの内部に冷却部（エバポレーター）を入れて一体化した部品とすることができる。湿潤フィルターは空気の流路に対して垂直に配置する場合と、並行に配置する場合がある。垂直に配置する場合は空気が、湿潤フィルターに対して突き抜ける形で気液接触が起こる。並行に配置する場合は、複数の湿潤フィルターを空気の流路に対して並行に配置し、湿潤フィルターの隙間を空気が流れるようにすることで、湿潤フィルターの表面で気液接触が起こる。このように気液接触部と冷却部を一体化すると、気液接触をする場所で処理液を直接、冷却することができ、冷却効率が良くなる。逆に、気液接触部以外の場所に冷却部を設置して処理液を冷却すると、処理液が移動する間に液温が上昇するので熱効率が悪い。
【００１１】
気液接触部と冷却部を一体化する他の方法としては、たとえば金属などの熱伝導性のよい材料で複数の並行平板を構成して冷却部と接続し、空気の流路に対して並行になるように並行平板を配置する。そして並行平板の表面に処理液が流れるようにすることで、冷却された処理液と空気の気液接触が起こる。
【００１２】
気液接触部と冷却部とを一体化することができない場合は、処理液が気液接触部に供給される直前で冷却するのが望ましい。処理液は、処理液供給経路（配管と、処理液を気液接触部に放出するための処理液放出部から構成される）を通って気液接触部に供給される。本発明では処理液供給経路の少なくとも一部を冷却部と一体化することで、処理液が気液接触部に供給される直前に冷却する。このようにすると、処理液を効率的に冷却でき、ひいては装置の小型化につながる。一体化の具体的な方法としては、例えば配管または処理液放出部を取り囲むように、冷却装置の冷却部を固定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に本発明の空気清浄機を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。図１ａに、湿潤フィルター８を用いて、汚染空気１と処理液５を気液接触する空気清浄機の実施形態を示す。本実施形態に使用する処理液５は特に水を用いる。送気部６（ファン）の負圧によって汚染空気１は吸入口２から装置内に吸入され、湿潤フィルター８に導入されて処理液５と気液接触する。ここで空気に含まれる汚染物質が処理液５に溶解し、浄化空気１０となった後、装置外へ排出される。
【００１４】
汚染物質を溶解した処理液５は一旦、処理液貯留部７に溜まったのち、ポンプ３によって配管４に圧送される。その後、放出部１５を通って湿潤フィルター８に送られ、循環する。配管４は中空の管であり、中を処理液５が通る構造になっている。放出部１５には湿潤フィルター８が接続されており、処理液５を湿潤フィルターの中または表面に放出し、湿潤状態を保つ構造になっている。
【００１５】
このような形態では、ポンプ３の熱が処理液５に伝わるため、特に温度上昇が著しい。そこで湿潤フィルター８と冷却装置の冷却部を一体化し、処理液５を冷却する。図２ａ〜ｃに、一体化の具体例を示す。図２ａは冷媒冷却機を用い、冷却部９であるエバポレーターを、湿潤フィルター８の中に通すようにして一体化する形態である。冷媒は冷却部９を通り、この中で蒸発することで周囲の熱を吸収する。この冷却効果によって処理液５が冷却される。冷媒は、図示していないコンプレッサーおよび放熱器を通って液体となり、再び冷却部９に戻る。
【００１６】
図２ｂは冷却装置としてペルチェ素子１９を用いた形態である。ペルチェ素子は異なる２種の半導体に直流電流を流すと温度差が発生する現象を利用した素子で、ＣＰＵの冷却装置などに利用されている。本実施形態では湿潤フィルター８の側面にペルチェ素子１９を配置し、冷却部９と湿潤フィルター８とが一体化する構造をなしている。処理液はペルチェ素子１９の冷却効果によって冷却され、吸収した熱はペルチェ素子１９の放熱面から放熱される。図２ｂでは側面にペルチェ素子を配置したが、湿潤フィルター８の一部と冷却部が一体化されていればよく、湿潤フィルター８の上下に配置するなど、その形態は特に限定しない。
【００１７】
図２ｃは金属などから構成される熱伝導部１２を、湿潤フィルター８の内部に、網目状に組み入れたもので、側面にはペルチェ素子１９が配置されており、冷却部の温度が熱伝導部１２に伝わるように接続されている。図２の実施形態においては、湿潤フィルター８の側面からだけではなく、内部に組み込まれた熱伝導部１２からも冷却されるので、処理液５を冷却する効果を高めることができる。この形態においては、熱伝導部１２は冷却部の一部とみなすことができる。
【００１８】
図１の実施形態ではポンプ３を使い、処理液５を循環させる形態をとったが、処理液の供給方法はこれに限定するものではない。例えば図３ａでは配管４を水道に直接、接続しており、水道の水圧によって水(処理液５)が供給される形態をとっている。汚染物質を溶解して汚れた水は、排出部１３から排出される。この形態では常に新しい水が供給されるので汚染物質の溶解度を一定に保つことができ、かつ多量の水を使用できる。図３ｂの実施形態では、処理液槽１４を放出部１５の上部に配置してあり、処理液槽１４に蓄えられた処理液５は重力によって、放出部１５に供給される。
【００１９】
図４ａの実施形態は、処理液５を噴霧状または水膜状にして放出し、空気中を流動させ、そこに汚染空気１を導入することで気液接触する実施形態である。この実施形態では気液接触部と冷却部を一体化できない。そこで、配管４および放出部１５から構成される処理液供給経路１１と、冷却部を一体化した構成としている。具体的には、配管４および放出部１５を構成する管壁２０を取り囲むようにペルチェ素子１９が固定され、管壁２０と一体化した構成をなしている。そして管壁２０を介して処理液５を冷却する。
【００２０】
図４ｂは配管４の断面図である。ペルチェ素子１９は導体１６、ｐ型半導体１７、ｎ型半導体１８から構成されており、冷却部９が管壁２０を取り囲むように固定されている。管壁２０の内側は処理液５が流れる。ペルチェ素子１９は、処理液５を冷却するように、直流電圧が印加される。図４ｃは放出部１５の断面図である。放出部１５を構成する管壁２０は、これを取り囲むように冷却部９が固定されており、管壁２０を介して処理液５を冷却する。管壁２０の下側には微小な穴が開いており、ここから処理液５が放出される。穴の形状によって、処理液５は噴霧状になったり水膜状になったりする。
【００２１】
図４の実施形態以外にも、処理液供給経路１１と冷却部９を一体化する方法を例示することができる。例えば管壁２０を完全に除去し、冷却部で配管および放出部を構成するのである。このような実施形態は図示していないが、ペルチェ素子を用いて構成することが可能である。
【００２２】
以上の実施形態では処理液を冷却する形態について説明したが、処理液を常に冷却し続ける必要はない。処理液の温度が一定の範囲に保たれていればよく、そのためには温度制御装置を用いるとよい。例えば温度センサーを用いて処理液の温度を測定し、その温度が一定の範囲に収まるように冷却装置の動作を制御すればよい。
【００２３】
図１、図３、図４の実施形態では送気部６（ファン）を排気口側に設置し、装置内に負圧を発生させて汚染空気１を導入する方法を採用したが、送気部６の設置場所に特に限定は無く、吸気口２側に設置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】湿潤フィルター８を用いて気液接触する空気清浄機の斜視図。
【図２】図１の湿潤フィルター８と、冷却装置の冷却部を一体化する実施形態を説明する斜視図。
【図３】気液接触部に処理液を供給する別の形態を示す斜視図。
【図４】噴霧状または水膜状に処理液を放出して気液接触する形態を説明する斜視図および、配管４と放出部１５の断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１    汚染空気
４    配管
５    処理液
８    湿潤フィルター
１１    処理液供給経路
１５    放出部
１９    ペルチェ素子
２１    噴霧状または水膜状に放出された処理液
【図１】
2005102923.tif 000003
【図２】
2005102923.tif 000004
【図３】
2005102923.tif 000005
【図４】
2005102923.tif 000006