JP6670992B2 - 空気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、水を含んだ気液接触部材と空気とが気液接触することで、空気中の臭いなどの除去を行う空気浄化装置に関するものである。

従来のこの種の空気浄化装置の構成は、以下のようになっていた。

すなわち、水を電気分解して電解水を生成させ、この電解水を気液接触部材としての回転空気清浄フィルタ部に供給し、湿潤状態の回転空気清浄フィルタ部を通過する空気と電解水を接触させ、空気中の臭気等の除去を図る構成となっていた（例えば下記特許文献１）。

特開２０１２−０５２６９９号公報

従来の空気浄化装置では、穴の開いた回転フィルタ部を被処理空気が貫通して通過する際に、湿潤状態の回転フィルタ部に含まれている電解水が空気中の細菌やウイルスを除菌し、臭気物質等を除去する構成となっている。回転フィルタ部に大量の水を使用するため、水の気化に伴う加湿量が多く、室内の湿度が上がりすぎるという課題があった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、空気を接触させる部材の表面に保持されている少量の水と被処理空気が接触することで、水の気化を抑制しつつ、高い空気浄化性能を維持できる空気浄化装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明は、吸込口と吹出口を設けた本体ケースと、
前記本体ケース内には、前記吸込口と前記吹出口を連通する空気風路と、
前記空気風路内を前記吸込口から前記吹出口に向けて被処理空気を送風する送風手段と、前記空気風路内に設けた回転可能な円筒形状体と、
前記筒形状体の一部を水に浸すことのできる水槽と、を有し、
前記円筒形状体は、前記水槽から出る際に表面に水を保持するものであって、
前記円筒形状体と所定間隔を設けて前記円筒形状体の回転面表面に沿って配設された整流板を備え、
前記整流板と前記筒形状体の回転面表面との間に被処理空気を流すものであって、前記整流板と円筒形状体は前記被処理空気が前記回転表面に接触するように間隔をとったものである。そして、これら手段により、所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、整流板と円筒形状体の回転面表面との間で水と被処理空気とが接触して脱臭処理が行われる。円筒形状体の回転面表面には水が保持されているが少量であるため、被処理空気との接触による気化量を抑制することができる。これにより、除菌脱臭に伴う加湿量を減らしながら効率良く脱臭することができる。

本発明の実施の形態１の空気浄化装置の概略図 （ａ）本発明の実施の形態１に記載の円筒形状体の概略図、（ｂ）〜（ｄ）同円筒形状体の突起部およびへこみ部と水の保持状態の拡大概略図 本発明の実施の形態１の整流板と円筒形状体の概略図 本発明の実施の形態１の整流板と円筒形状体の概略図 本発明の実施の形態２の電解水を用いる空気浄化装置の概略図

本発明の請求項１記載の空気浄化装置は、吸込口と吹出口を設けた本体ケースと、前記本体ケース内には、前記吸込口と前記吹出口を連通する空気風路と、前記空気風路内を前記吸込口から前記吹出口に向けて被処理空気を送風する送風手段と、前記空気風路内に設けた回転可能な円筒形状体と、前記円筒形状体の一部を水に浸すことのできる水槽と、を有し、前記筒状体は、前記水槽から出る際に表面に水を保持するものであって、前記筒形状体と所定間隔を設けて前記円筒形状体の回転面表面に沿って配設された整流板を備え、前記整流板と前記円筒形状体の回転面表面との間に被処理空気を流すものであって、前記整流板と円筒形状体は前記被処理空気が前記回転表面に接触するように間隔をとったものである。

これにより、整流板と前記円筒形状体の回転面表面との間で水と被処理空気とが接触して脱臭処理が行われる。円筒形状体の回転面表面には水が保持されているが少量であるため、接触による気化が少なく、水の気化量を抑制することができる。これにより、脱臭に伴う加湿を減らしながら効率良く脱臭することができる。また、空気清浄フィルタの回転に伴い、円筒形状体の回転面表面の水が新しい水へと入れ替わるので、常に新鮮な水と被処理空気とを接触させることができ、被処理空気の水への吸収率が高まるため、脱臭処理効率が上がる。

本発明の請求項２記載の空気浄化装置は、円筒形状体は、回転面表面にへこみ部を有し、へこみ部に水を保持することを特徴とする。

これにより複雑な機能なく、円筒形状体の回転面表面に水を保持させることができるため、脱臭処理効率が上がる。

本発明の請求項３記載の空気浄化装置は、整流板の円筒形状体の回転面表面に対面する側に、突起を備えることを特徴とする。

これにより、整流板と円筒形状体の回転面の間を通過する被処理空気が突起物に衝突することで乱流が発生し、空気清浄フィルタとの接触が増える。そのため、接触確率を高めることができ、脱臭処理効率が向上する。

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。

（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態の空気浄化装置においては、略箱形状の本体ケース１を備えている。本体ケース１の側面には、吸込口２を設け、また本体ケース１の天面には、吹出口３を設け、本体ケース１内には、吸込口２と吹出口３を連通する空気風路７と、送風手段４と、空気を接触させる部材として円筒形状体５と、円筒形状体５の一部（本実施の形態では円筒形状体５の下部）を浸漬する水槽６と、空気風路７を円筒形状体５を基準とした上流側と下流側に分ける隔壁８と、円筒形状体５の近傍で円筒形状体５の回転面表面に沿って配設された整流板９が設けられている。本体ケース１の内部に吸引された被処理空気は、円筒形状体５の回転表面１１と整流板９の間を通過する構成となっている。円筒形状体５は回転可能である。

円筒形状体５は矢印Ａで示す方向への回転動作に伴い、水槽６から出る際に円筒形状体５の回転面表面１１に少量の水を保持する構成となっている。

送風手段４は、本体ケース１の内部で円筒形状体５よりも上部に設けられ、図示しない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されるいわゆるシロッコファンとして形成されている。

水槽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。

これにより、整流板９と前記円筒形状体５の回転面表面との間で水と被処理空気とが接触して脱臭処理が行われる。円筒形状体５の回転面表面１１には水が保持されているが少量であるため、接触による気化が少なく、水の気化量を抑制することができる。

従って、脱臭に伴う加湿を減らしながら効率良く脱臭することができる。

また、円筒形状体５の回転に伴い、円筒形状体５回転面表面の水が新しい水へと入れ替わるので、常に新鮮な水と被処理空気とを接触させることができ、被処理空気の水への吸収率が高まり、脱臭処理効率が上がる。また、整流板９と前記空気清浄フィルタ５の回転面表面との間に所定の間隔を設けることで、通過する被処理空気の抵抗を減らし、圧力損失を低減させることができる。

本実施の形態では、整流板９と前記円筒形状体５の回転面表面との間の所定の間隔は、５ｍｍ〜６ｍｍであり、整流板９の吸込口２に近い端部と円筒形状体５の回転面表面との間の所定の間隔、および整流板９の吹出口３に近い端部と円筒形状体５の回転面表面との間の所定の間隔は７ｍｍ〜８ｍｍとしている。

図２（ａ）に示すように、円筒形状体５の回転面表面１１にはへこみ部１０が形成されており、円筒形状体５の回転面表面１１が水中から空気中に移動する際に、円筒形状体５のへこみ部１０に水を保持する。水の保持状態を図２（ｂ）〜（ｄ）に示す。図２（ｂ）は、へこみ部１０全体と回転面表面１１の一部に水が保持されている状態を破線部により示す。図２（ｃ）は、へこみ部の底部１２に水が保持されている状態を破線部により示す。図２（ｄ）は円筒形状体５の回転面表面とへこみ部の境界部１３に水が保持される状態を破線部により示す。

円筒形状体５の回転面表面では水面から離れる際に表面張力により水面から一部の水を引っ張りながら移動する。水面から引っ張られた一部の水は、円筒形状体５の回転面表面１１に存在するへこみ部１０、へこみ部の底部１２、回転面表面１１と回転面表面とへこみ部の境界部１３などの場所に水が保持される。

これにより、複雑な機能を設けることなく、円筒形状体５の回転面表面１１に少量の水を保持することができる。

円筒形状体５にへこみ部１０を形成する方法は、本実施の形態の方法に限ったものではなく、円筒形状体５の表面の一部に突起部を形成する方法であってもよい。円筒形状体５の表面の一部に突起部を形成することで、突起部の頂部が筒状の円筒形状体５の最外周部に位置することとなるので、空円筒形状体５の最外周部は円筒形状体５の回転面表面とみなすことができる。同様に、突起部のふもと部はへこみ部とみなすことができるので、本実施の形態と同様に、へこみ部等に水を保持する効果を得ることができる。

なお、円筒形状体５を構成する材料としては、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）、ポリアミド系樹脂、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る。本実施例では、円筒形状体５の材質は、円筒形状体５の回転面表面に少量の水を保持しやすいポリエチレンが採用される。

円筒形状体５は水槽６内で水に浸漬されているため、円筒形状体５に付着したスケールを洗浄除去するなどの定期的なメンテナンスが必要である。

本実施の形態の空気浄化装置では、安定的な回転を重視して形状安定性を高めた回転軸と、円筒形状体５の表面を別部材にする必要がなく、洗浄除去などのメンテナンス対象となる部品点数を減らすことができる。

また、水の表面張力により円筒形状体５の回転面表面とへこみ部の境界部１３に形成される水膜は、その形状が不安定なため、部分的に消滅する場合もあり、水が保持される部分と、保持されない部分が不規則に分布する。水が保持される部分と保持されない部分が不規則に分布する円筒形状体５の回転面表面と整流板９の間を通過する被処理空気には乱流が起こり、水と被処理空気の接触確率が上がり脱臭性能が向上する。

次に整流板９について説明する。図３に示すように、空気流入側の整流板１４は、一端を水槽６のへり部分に固定しており、その表面が円筒形状体５から所定間隔を設けて、円筒形状体５の回転面表面１１に沿う形状である。もう一方の空気流出側の整流板１５は、一端を隔壁８に固定しており、その表面が円筒形状体５から所定間隔を設けて円筒形状体５の回転面表面に沿う形状となっている。また、空気流入側の整流板１４には被処理空気が流入する空気流入口１６が開口しており、空気流入口１６を通過した被処理空気は、整流板９と円筒形状体５の回転面表面の間を通過していき、円筒形状体５の回転面表面１１と接触し、被処理空気中に含まれている臭気物質等が吸収される。

さらに、空気流入側の整流板１４の円筒形状体５の回転面表面に対面する側に整流板の突起１７を備え、空気流出側の整流板１５の円筒形状体５の回転面表面１１に対面する側に整流板の突起１７を備えることで、被処理空気が整流板の突起１７に衝突することで乱流が発生し、円筒形状体５の回転面表面との接触確率が上がるため、脱臭処理効率を上げることができる。

本実施の形態では図３に示すように、整流板の突起１７を４箇所に設けているが、この配置に限ったものではなく、被処理空気が整流板の突起１７に衝突して発生する乱流を促進する配置や個数であれば同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態で示す、整流板９と円筒形状体５の回転面表面１１との間の所定の間隔は、前述した間隔に限ったものではなく、被処理空気が整流板９と円筒形状体５の回転面表面１１との間において、効果的に円筒形状体５の回転面表面１１に接触するような間隔であれば同様の効果を得ることができる。

なお、水槽６を着脱する際には、空気流入側の整流板１４が水槽６と一緒に移動する。一方、空気流出側の整流板１５は隔壁８に付いたままである。

また図４に示すような、整流板９の形状でも良い。隔壁８は円筒形状体５の空気流出側に設置されており、円筒形状体５に対面し、円筒形状体５に沿う形の整流板９が設置されている。整流板９は水槽６のへりに固定されている。

これにより、被処理空気が整流板の突起１７に衝突することで乱流が発生し、円筒形状体５との接触確率を高めることができ、脱臭処理効率が向上する。

次に円筒形状体５の回転方向について説明する。図４に示すように円筒形状体５は矢印Ａで示す方向へ回転することにより水に浸漬されている部分が移動する。水槽６の水へ浸漬されていた部分の円筒形状体５は回転に伴い、水を保持した状態で水槽６より空中へ出てくる。

そして本体ケース１の外部の空気は、送風手段４が動作することにより本体ケース１内に吸込まれ、吸込口２から被処理空気として空気風路７へ送風することにより、円筒形状体５の回転面表面１１と整流板９との間に空気流入口１６から入り込む。さらに、被処理空気は円筒形状体５の回転面表面１１を沿って流れる。被処理空気は、円筒形状体５に保持された水と接触し、水に吸収され、脱臭処理される。

つまり、円筒形状体５は、水中から空気中へ出て除菌脱臭を行い、空気中から再度水中へ入り新鮮な水を保持し、再び空気中へ出て行くことを繰り返している。

ここで、円筒形状体５の回転方向は、空気風路７の上流側から水の中に入り、空気風路７の下流側に移動する方向とすることが好ましい。

このように矢印Ａで示す回転方向であると、空気風路下流側の円筒形状体５の回転表面１１には臭気濃度の低い新鮮な水が付着し、空気風路上流側の円筒形状体５の回転表面１１には下流側よりは臭気濃度が増加した状態となる。一方で被処理空気は臭気濃度が高い状態で空気風路上流から流れ、空気風路下流地点では上流と比較して臭気濃度が低い空気が流れる。よって空気風路下流地点では臭気濃度の低い新鮮な水と臭気濃度が低い被処理空気が接触し、空気風路上流地点では臭気濃度が高い水と臭気濃度が高い被処理空気が接触することになる。これにより濃度差を維持しながら空気風路上流から空気風路下流へ通過することよって、空気風路内で脱臭処理効率を維持できるため、空気浄化装置としての高い脱臭処理効率を示すことができる。

一方で、回転方向が矢印Ａで示す回転方向と反対方向であった場合を想定すると、空気風路下流地点では上流と比較して臭気濃度の高い水と、上流と比較して臭気濃度が低い空気とが接触し、空気風路上流地点では下流と比較して臭気濃度が低い水と下流と比較して臭気濃度が高い空気が接触する。これにより、上流側では濃度差が高く吸収されやすいが、下流に進むごとに濃度差がなくなり、脱臭率が悪くなっていき、脱臭処理効率が維持できず、空気浄化装置としての高い脱臭処理効率を得ることが難しくなる。

このように、円筒形状体５が１回転する間、円筒形状体５の回転表面１１の水による脱臭効果を維持するためには、常に被処理空気と水の臭気濃度差を高く保つことのできる円筒形状体５の回転方向（矢印Ａ方向）が望ましい。

以上のように、本実施例によれば、被処理空気が円筒形状体５を貫通して通過しないので、水の気化を抑制しつつ、高い空気浄化性能を維持できる空気浄化装置を提供することができる。

なお、本実施の形態では脱臭用の媒体として水道水を用いたが、活性酸素種を含む電解水等を用いることで脱臭効果に加えて除菌効果を高めることができる。この場合の空気浄化装置を図５に示す。実施の形態１で示している空気浄化装置と基本構成を同じくする空気浄化装置に加えて、水槽６に電解ユニット１８を備えている。このような空気浄化装置において、水槽６に塩化ナトリウムタブレット１９を投入する。塩化ナトリウムタブレット１９が溶解することで塩化物イオンを含んだ水に対して、電極を有する電解ユニット１８により通電すると、塩化物イオンを含んだ水が電気分解されて、活性酸素種を含む電解水を生成する。

ここで、活性酸素種とは、通常の酸素よりも高い酸化活性を持つ酸素分子と、その関連物質のことであり、スーパーオキシドアニオン、一重項酸素、ヒドロキシラジカル、或いは過酸化水素といった所謂狭義の活性酸素に、オゾン、次亜塩素酸（次亜ハロゲン酸）等といった所謂広義の活性酸素を含むものであり、高い除菌効果を示すことが知られている。

このように、円筒形状体５の回転面表面に電解水を保持することで、脱臭効果に加えて除菌効果を高めることができる。

家庭用や事務用、公共空間などの、臭気等の除去などの空気浄化装置等としての活用が期待されるものである。

１ 本体ケース
２ 吸込口
３ 吹出口
４ 送風手段
５ 円筒形状体
６ 水槽
７ 空気風路
８ 隔壁
９ 整流板
１０ へこみ部
１１ 回転面表面
１２ へこみ部の底部
１３ 回転面表面とへこみ部の境界部
１４ 空気流入側の整流板
１５ 空気流出側の整流板
１６ 空気流入口
１７ 整流板の突起
１８ 電解ユニット
１９ 塩化ナトリウムタブレット

Claims (3)

1. 吸込口と吹出口を設けた本体ケースと、
   前記本体ケース内には、前記吸込口と前記吹出口を連通する空気風路と、
   前記空気風路内を前記吸込口から前記吹出口に向けて被処理空気を送風する送風手段と、前記空気風路内に設けた回転可能な円筒形状体と、
   前記筒形状体の一部を水に浸すことのできる水槽と、を有し、
   前記筒状体は、前記水槽から出る際に表面に水を保持するものであって、
   前記筒形状体と所定間隔を設けて前記円筒形状体の回転面表面に沿って配設された整流板を備え、
   前記整流板と前記円筒形状体の回転面表面との間に被処理空気を流すものであって、前記整流板と円筒形状体は前記被処理空気が前記回転表面に接触するように間隔をとった空気浄化装置。
2. 前記円筒形状体は、回転面表面にへこみ部を有し、
   へこみ部に水を保持することを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
3. 前記整流板の前記円筒形状体の回転面表面に対面する側に、突起を備え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。