JP2008068234A - 空気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】たばこの煙や、ミストとダストを含む浮遊物質を効果的に捕集できるとともに、ミストとダストを含む浮遊物質を、イオンにより、効率良く捕集できる空気浄化装置の提供。
【解決手段】空気中に浮遊する液体や固体の粒子から成る物質を除去するために、イオン雰囲気を形成した流路に空気を流し、これを浄化する装置において、所定の間隔を置いて一対の電極板１１、１２を配置し、一対の電極板の対向している側の表面に、紙類を材料として形成したシート材１３、１４を配置するとともに、それらのシート材の間を流れる空気の流路１５を形成し、シート材の表面に、当該表面から流路内に向かって突き出した無数の突起１７を形成し、上記一対の電極板をイオン発生装置２１に接続し、空気中の浮遊物質を捕集するために、浮遊物質の帯電している極性とは異なる極性に規制することにより、当該突起を有するシート材の表面に浮遊物質が付着するように構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空気中に浮遊する液体や固体の粒子から成る物質を除去するために、イオン雰囲気を形成した流路に空気を流し、これを浄化する装置に関するものである。

空気中に浮遊する液体や固体の粒子から成る物質は空気を汚染し、肉体的にも精神的にも好ましくない影響を人体に及ぼす。そして、たばこの煙はその臭気の強さ、付着力の強さ、受動喫煙の影響の大きさなどのために、空気浄化における主要な除去対象である。空気浄化を目的として、浮遊物質を除去するさまざまな工夫を凝らした技術が提案されていることはいうまでもなく、例えば特開２００１−３２１６６１号の発明は、室内に均一にマイナスイオンを供給することを目的として、放電電極の先端部の向いている方向を１５〜４５度の角度に開くようにする構成を開示している。同発明は除去対象をたばこの煙に限るものではないが、マイナスイオン濃度のムラをなくすことを目的としており、それ以上ではない。

特開２００４−２６１７５３号の発明は、オイルミスト除去効率の向上を図るもので、主フィルターの下流に、遠心式の送風機を設けてその周囲に吸着領域を設定し、主フィルターで除去されなかったオイルミストを送風機の遠心力によって加速し、慣性によって吸着領域に吸着させようという構成を有する。たばこの煙はミストを含むが、微少な水滴とオイルミストでは質量や粘性などの物性が相違する上、事実、同発明により、たばこの煙の除去効率が向上するとの記載はない。

実用新案登録第３１０９０５４号の考案は、化学物質やオゾンなどを一切使用せずにたばこの煙による不快臭を除去することができるというものである。そのためにエアフィルターと、２種類の金属及び鉱石とセラミックから成る異種の物質を筐体内に配置し、さらにマイナスイオン発生器と紫外線放射装置を配置するという構成を取っている。しかし、同考案の場合、技術的に新規な事項は見当たらず、多種類の物質や機器類を組み合わせているに過ぎないようである。

特開２００１−３２１６６１号 特開２００４−２６１７５３号 実用新案登録第３１０９０５４号

本発明は前記の点に着目してなされたものであり、その課題は、たばこの煙や、それと同様に、微細な水滴や吸湿性を有する粒子であるミストと固体粒子であるダストを含む浮遊物質を効果的に捕集できるようにすることである。また本発明の他の課題は、ミストとダストを含む浮遊物質を、イオンにより、著しく効率良く捕集できるようにすることである。

前記の課題を解決する本発明は、空気中に浮遊する液体や固体の粒子から成る物質を除去するために、イオン雰囲気を形成した流路に空気を流し、これを浄化する装置において、所定の間隔を置いて一対の電極板を配置し、一対の電極板の対向している側の表面に、紙類を材料として形成したシート材を配置するとともに、それらのシート材の間を空気の流れる流路とし、当該表面から流路内に向かって突き出した無数の突起をシート材の表面に形成し、上記一対の電極板はイオン発生装置に接続し、空気中の浮遊物質を捕集するために、浮遊物質の帯電している極性とは異なる極性に規制することにより、当該突起を有するシート材の表面に浮遊物質が付着するように構成するという手段を講じたものであ
る。

本発明は、微細な水滴や吸湿性を有する粒子であるミストと固体粒子であるダストを含む浮遊物質を、イオンにより捕集する目的を有する。そのために、上記浮遊物質を含む空気は、イオンで満たされた一定の流路に流され、浮遊物質とは逆の極性を帯びているイオンと結合する過程を経ると考えられる。このイオンを利用して浮遊物質を捕集するという考え方は、従来のイオンによる空気浄化のそれと概ね同じであると考えている。

空気の流れる流路にイオン雰囲気を形成するために、本発明では、所定の間隔を設けて一対の電極板を配置し、一対の電極板の対向している側の表面に、紙類を材料として形成したシート材を配置するとともに、それらのシート材の間を空気の流れる流路とする。一対の電極板と夫々の表面に配置するシート材は、電極板に全面的に接触していることが望ましく、電極板に対してシート材は誘電体のように機能すると見られる。

シート材は、電気的絶縁体であることを必要とする。本発明には、紙材がシート材として適している。紙といっても様々であるが、本発明の場合、シート材をミストとダストを含む浮遊物質を捕捉するいわばフィルターとして使用するので、加工が容易であること、電極板に密接しやすいこと、使い捨てるためになるべく安価であることなどが望まれる。また、浮遊物質の補修状況を把握するためには、白色に近いか、或いは、捕集により色の変化が顕著に出ることも有意な条件になる。

シート材の間は、実際に空気の流れる流路となるが、それらのシート材の表面に、当該表面から流路内に向かって突き出した無数の突起を形成する。浮遊物質の捕集量が著しく増加したかどうかは、捕集した粒子が付着しているシート材表面の色の濃度の上昇によって確認することができる。シート材の表面に無数の突起を設けることによって、シート材表面に捕捉された浮遊物質の増加に伴いその物質特有の色の濃度の著しい上昇が見られることは、本発明の開発過程において確認されている。本発明はこの現象の発見に基づいてなされたものである。

この無数の突起が、浮遊物質捕集メカニズムにおいて、物理学的にどのような作用をするのか、未だ明らかではないが、突起の下流に尾を引くように色の濃い領域ができることから、突起によって空気流が攪拌されることも、シート材表面への付着が亢進する原因になっているのではないかと推測される。しかし、突起先端付近で気流が揺らいでいる様子も観察され、その現象も浮遊物質の捕集に寄与しているようにも見える。

無数の突起をどのように設けるかは、基本的には自由に決められる事項であり、その中で、シート材として紙を材料とした場合には、その紙面に鋲を突き刺すようにして、縁に一様でないささくれのある孔を形成し、その不定形のささくれを無数の突起として利用することができ、このようにして突起を形成したシート材の捕集効果は良好である（請求項２記載の発明）。

また、紙面に鋲を突き刺すこと等により、縁にささくれのある孔を形成した場合には、紙類の外側に、類似の紙類を材料とするカバーシートを重ねて一体とし、孔を閉じた構成を取ることが望ましい（請求項３記載の発明）。その他、例えば静電植毛手段によっても無数の突起を設けることができる。

紙を材料として形成したシート材の間の空気の流れる流路が電極板とは独立したフィルターを構成していることは、使用後、空気中の浮遊物質を捕集したまま廃棄し、新品と交換可能であるので、実用上望ましいことである（請求項４記載の発明）。フィルターに捕集された、ミストやダストを含む空気中の浮遊物質は、フィルターの交換によって必ず機外に取り出されるので、本発明を適用した空気清浄機内に残存することはなく、空気清浄機が臭気を帯びることも軽減される。

空気中の浮遊物質を捕集するために、上記一対の電極板をイオン発生装置に接続し、浮遊物質の帯電している極性とは異なる極性に規制することにより、当該突起を有するシート材の表面に浮遊物質が付着するように構成する。イオン発生装置は、任意のものを使用しても良い。しかし、出願人が開発したメイントランスの１次側にポンピング回路を接続したイオン発生装置は小型高性能であるのでこれを使用することは最も望ましい。

上記イオン発生装置は、例えば直流電源をエネルギー源とするもので、メイントランスの１次側コイルに、ポンピング回路を接続し、メイントランスの２次側コイルに、ポンピング回路の通電により発生した高電圧をさらに昇圧する逓倍回路を接続するとともに、逓倍回路にて昇圧した高電圧を出力するイオン電極を接続し、また、メイントランスの２次側コイルにアース線を接続した構成を有し、前記ポンピング回路の前段に、１次側電圧の安定化のための電圧安定化回路を設けた構成を有する。
ポンピング回路は、エミッターに通じる回路が中間点で接続されるように配置された２個のＮＰＮ型トランジスターを有するように構成することができる。
電圧安定化回路は、２個のトランジスターのエミッターに通じる回路に接続されたダイオードと、ベースに通じる回路に接続された抵抗と、上記ダイオードと抵抗が２次側に接続され、メイントランスの１次側が１次側に接続されるトランスを有するように構成することができる。
メイントランスの２次側コイルとアース線の間には、順方向にダイオードを挿入することができる。
また、直流電源に通じるポンピング回路、電圧安定化回路、メイントランス及び逓倍回路は回路基板の１面に取り付け、これらの回路素子の間の空所に絶縁性の樹脂を充填することができる。

本発明は上記のように構成されかつ作用するものであるから、たばこの煙や、それと同様に、微細な水滴や吸湿性を有する粒子であるミストと固体粒子であるダストを含む浮遊物質を、流路内に向かって突き出した無数の突起を有するシート材の表面に効果的に捕集することができるという効果を奏する。また本発明により、ミストとダストを含む浮遊物質を、イオンにより効率良く捕集できるようにすることができるという効果を奏する。

以下図示の実施形態を参照して、本発明をより詳細に説明する。図１は、本発明に係る空気浄化装置１０の例示であり、所定の間隔を置いて一対の電極板１１、１２を配置し、一対の電極板の対向している側の表面に、紙を材料として形成したシート材１３、１４を接触可能に配置し、それらのシート材１３、１４の間を空気の流れる直接の流路１５としている。流路１５には、任意の吸引手段３４による吸引力が及ぶように設けられ、対象とする空気を、流路の一方から他方へ誘導するように構成されている。図１の吸引手段３４は説明上流路内に図示されているけれども、実際は流路外に配置されていて良い。

図２の場合において、流路１５を構成しているシート材１３、１４は、シート材１３、１４の構成材料である紙の表面に鋲を突き刺して、縁にささくれのある孔１６を形成し、そのささくれを無数の突起１７として利用している。紙面に鋲を突き刺すこと等により、縁にささくれのある孔１６を形成した場合には、紙の外側に、類似の紙類を材料とするカバーシート１８、１９を重ねて一体とし、孔を閉じるものとする。

一対の電極板１１、１２は所定の間隔を置いて配置され、その間隔は流路１５の幅に対し、従って流路の長さに対しても十分に小さいものであることが望ましい。その意味は、流路１５の間隔を狭くするということと同じであるが、間隔の狭いことにより通気抵抗が高められ、次に説明する無数の突起１７による流れの攪拌効果が高まり、ひいては捕集効果が向上することに関係すると考えられる。

例えば、流路１５の幅約１００ミリ、長さ約２００ミリの場合、間隔を２〜６ミリの範囲、望ましくは３〜４ミリとして良好な結果が得られた。この場合における、無数の突起１７の突き出し長さは０．１〜１ミリの範囲にある。従って、無数の突起１７の突き出し長さは、流路の間隔に対して最小約２パーセントから最大約５０パーセントの範囲であれば良いことになる。

上記一対の電極板１１、１２はイオン発生装置２１に接続し、空気中の浮遊物質２１を捕集するために、浮遊物質２２の帯電している極性とは異なる極性に規制し、空気の流れる流路１５にイオン雰囲気を形成する。多くの場合、液体や固体の粒子から成る浮遊物質はプラスに帯電しており、従って、イオン発生装置２１はマイナスイオンを発生するものが適する。

紙を材料として形成したシート材１３、１４の間の、空気の流れる流路１５は、電極板１１、１２とは独立したフィルター２０を構成している（図３）。図３において、Ｔは前記の流路１５の間隔、Ｗは流路１５の幅を示す。長さは図３の中で上下方向である。フィルター２０は、１対の電極板１１、１２を内側に貼り付けたフィルター挿入部３０に挿入し、それによって電極板１１、１２の内側に配置される。

イオン発生装置２１は図４に例示してあり、プラス４．５ボルトの直流電源からなる電源部２３には、平滑用コンデンサーＣが並列に挿入され、メイントランス２４の１次側コイルに接続されている。その１次側コイルにはポンピング回路２５と、１次側の電圧安定化回路２６が接続されている。ポンピング回路２５は２個のトランジスター２７、２８を夫々のエミッターに通じる回路が中間点で接続される配置を取っている。電圧安定化回路２６は、２個のトランジスター２７、２８のエミッターに通じる回路に接続されたダイオードＤ１と、ベースに通じる回路に接続された抵抗Ｒ２、Ｒ３と、１次側がメイントランス２４の１次側に接続されるトランスＴ１を有する。

メイントランス２４の２次側コイルは、逓倍回路２９とアース線３１に接続され、かつメイントランス２４の２次側コイルとアース線３１の間に、ダイオードＤ２が順方向に挿入されている。逓倍回路は９個のダイオードＤ３〜Ｄ１１とコンデンサーＣ２〜Ｃ１０を直列に接続したもので、９段の電圧増幅を行なう。ダイオードＤ２と直列のコンデンサーＣ１は整流のために挿入されている。３２は電源用ソケットを示す。

このようなイオン発生装置２１では、通電により電圧安定化回路２６により安定な電圧の電流が形成され、ポンピング回路２５において、トランジスター２７、２８のポンピング動作によって変動電流が発生し、この変動電流に基づいてメイントランス２４の２次側コイルの両端に、メイントランス２４の巻き線比に応じた高電圧が発生する。この高電圧は逓倍回路２９によって９段階にわたって倍々に増幅され、数万Ｈｚ、−２０００Ｖの高周波高電圧が得られ、放電極３３から安定したマイナスイオンを生成することができる。

このようにして生成されたマイナスイオンが電極板１１、１２間に形成され、流路１５はイオン雰囲気に満たされる。そこに、プラスに帯電している液体や固体の粒子から成る浮遊物質を含む汚染空気が吸引手段により供給されると、マイナスイオンと結合し、流路１５の壁面及び突起１７に吸着され、そこに堆積することになる（図２）。堆積によりシート材１３、１４の表面は浮遊物質に特有の色に変わり、例えばたばこの煙では茶色が次第に濃くなって行く。捕集が進行したなら、これを取り除き新たなフィルター２０と交換する。

本発明に係る空気浄化装置の１例を示す説明図。 同上の部分拡大説明図。 本発明装置とこれを使用する装置を示す斜視図。 本発明装置に適用するイオン発生装置の回路図。

符号の説明

１０ 空気浄化装置
１１、１２ 電極板
１３、１４ シート材
１５ 流路
１６ 孔
１７ 突起
１８、１９ カバーシート
２０ フィルター
２１ イオン発生装置
２２ 浮遊物質
２３ 電源部
２４ メイントランス
２５ ポンピング回路
２６ 電圧安定化回路
２７、２８ トランジスター
２９ 逓倍回路
３０ フィルター挿入部
３１ アース線
３２ ソケット
３３ 放電極
３４ 吸引手段

Claims (4)

1. 空気中に浮遊する液体や固体の粒子から成る物質を除去するために、イオン雰囲気を形成した流路に空気を流し、これを浄化する装置において、所定の間隔を置いて一対の電極板を配置し、一対の電極板の対向している側の表面に、紙類を材料として形成したシート材を配置するとともに、それらのシート材の間を空気の流れる流路とし、シート材の表面に、当該表面から流路内に向かって突き出した無数の突起を形成し、上記一対の電極板をイオン発生装置に接続し、空気中の浮遊物質を捕集するために、浮遊物質の帯電している極性とは異なる極性に規制することにより、当該突起を有するシート材の表面に浮遊物質が付着するように構成したことを特徴とする空気浄化装置。
2. 空気の流れる流路を、紙を材料として形成し、紙面に鋲を突き刺すことにより、縁にささくれのある孔を形成し、そのささくれを無数の突起として利用した請求項１記載の空気浄化装置。
3. 紙面に鋲を突き刺すことにより、縁にささくれのある孔を形成した紙類の外側に、類似の紙類を材料とするシートを重ねて一体とした請求項２記載の空気浄化装置。
4. 紙を材料として形成した空気の流れる流路は、電極板とは独立したフィルターを構成しており、使用後、空気中の浮遊物質を捕集したまま廃棄し、新品と交換可能に形成されている請求項１記載の空気浄化装置。
   

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