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技術 湿度制御による空気清浄機

出願人 青木宏道
発明者 青木宏道
出願日 1999年9月3日 (20年10ヶ月経過) 出願番号 1999-249960
公開日 2001年3月21日 (19年3ヶ月経過) 公開番号 2001-070724
状態 未査定
技術分野 湿式集塵 気体中の粒子分離のその他の処理
主要キーワード 微少異物 過飽和水 用排水口 浮遊異物 昇温室 湿度域 用水タンク 放出ノズル
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年3月21日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

従来手法が処理を苦手とした、空気中の微少異物難帯電性異物、及び揮発化学成分等に対して効果的な除去能力を発揮する空気清浄手法を提供する。

解決手段

対象となる空気を一旦、過飽和状態付近にまで加湿浮遊異物表面上に水蒸気凝集結露させ、異物の重量を増加させて異物を落下沈降させることで空気中より除去を行う。また、この過程にて空気と水蒸気又は水滴を密接に接触させることで空気中の水易溶性の化学成分を水滴中に溶融させ、空気中よりの除去を行う。

効果

異物の物理形状、電気的特性に関わらず除去対象として効果を発揮すると共に、物理形状を有さない化学成分等の一部に対しても除去を行うことを可能とする。また、水蒸気によりもたらされる高温により、空気中の菌類を殺傷することを可能とする

概要

背景

従来の空気清浄機に於ける異物の除去手法は、以下の2手法が一般的である。従来技術に於ける第一の手法として、物理的な濾過機構により対象となる空気中に浮遊する異物を濾し取り除去する手法が用いられている。従来技術に於ける第二の手法として、空気中に浮遊する異物を強制的に帯電させ、これを逆電位印可された電極吸着させて除去を行う手法が用いられている。

概要

従来手法が処理を苦手とした、空気中の微少異物難帯電性異物、及び揮発化学成分等に対して効果的な除去能力を発揮する空気清浄手法を提供する。

対象となる空気を一旦、過飽和状態付近にまで加湿浮遊異物表面上に水蒸気凝集結露させ、異物の重量を増加させて異物を落下沈降させることで空気中より除去を行う。また、この過程にて空気と水蒸気又は水滴を密接に接触させることで空気中の水易溶性の化学成分を水滴中に溶融させ、空気中よりの除去を行う。

異物の物理形状、電気的特性に関わらず除去対象として効果を発揮すると共に、物理形状を有さない化学成分等の一部に対しても除去を行うことを可能とする。また、水蒸気によりもたらされる高温により、空気中の菌類を殺傷することを可能とする

目的

ここに、本発明は、従来から用いられている手法とは異なる湿度制御手法を用いて、浮遊異物の物理的な形状の有無、大小、及び電気的な特性等に影響されることなくこれらを除去する手段を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

空気中に含まれる異物の除去を目的とする装置において、水蒸気発生装置を有し、処理対象となる空気を装置内部にて加湿することで解放状態では困難な高度の湿度状態を作りだし、対象となる空気中にて浮遊する異物上への結露および異物自体の吸湿現象により、異物の重量を増加させ異物の空気中での浮遊現象を抑止し、異物を落下沈降させることで空気中の異物を排除する機能を特徴とする空気清浄装置

請求項2

上記の空気清浄装置において、処理対象となる空気を加湿する際、対象となる空気中に揮発状態として存在する水易溶性化学物質を周囲の水蒸気及び水滴中に溶融させることで空気中より除去する機能を特徴とする請求項1記載の空気清浄装置

請求項3

上記の空気清浄装置において、水蒸気による異物除去行程の後に高温かつ多湿となった空気から、過剰な水分を除去するための除湿装置を備えることを特徴とする請求項1記載の空気清浄装置

技術分野

0001

考案は空気中の異物を、安全かつ簡便に除去する空気清浄装置に関するものであり、具体的には対象となる空気の湿度を制御することにより異物の除去を行う手法に関するものである。

背景技術

0002

従来の空気清浄機に於ける異物の除去手法は、以下の2手法が一般的である。従来技術に於ける第一の手法として、物理的な濾過機構により対象となる空気中に浮遊する異物を濾し取り除去する手法が用いられている。従来技術に於ける第二の手法として、空気中に浮遊する異物を強制的に帯電させ、これを逆電位印可された電極吸着させて除去を行う手法が用いられている。

発明が解決しようとする課題

0003

物理濾過方式の清浄装置に於いては濾材の有効濾過径以下の微小な異物については除去が困難であり、また、より小さな有効濾過径の濾材を用いると頻繁に濾材の目図まりが発生し、清浄機能を損なう場合がある。また、使用中の濾材表面には雑多な異物が堆積し、非衛生的な状態を形成しやすく、かかる層を通過した空気は、保健衛生面で憂慮される場合もある。

0004

電気吸着方式の清浄装置に於いては、異物の組成電気的に帯電し難い特性である場合、装置は異物に対して有効な吸着力を発揮することが出来ず、効果的な除去を行えない場合がある。また、異物を効率的に帯電させる為には対象となる空気が乾燥状態にある必要があり、通常、人間が快適に生活する為に留意する湿度域、40〜60%では、十分な効果を発揮することができない。更に、室内の空気に電気的に印加する都合上、浮遊粒子が帯電し易い乾燥状態では室内に不快な静電気が発生しやすい環境をつくり出す場合がある。

0005

物理濾過方式、電気吸着方式、共に揮発状態にある化学成分等の物理的な形状を有さない不定形の異物に対して、効果的な除去能力を発揮しない。また、両手法ともにウイルス及び細菌等に対して、これを吸着、濾過によって集積するのみであり、これらに対する有効な殺傷効果を発揮しない。

0006

ここに、本発明は、従来から用いられている手法とは異なる湿度制御手法を用いて、浮遊異物の物理的な形状の有無、大小、及び電気的な特性等に影響されることなくこれらを除去する手段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

0007

本発明は、空気中を浮遊する異物の多くが、高度の湿度条件下では浮遊状態を維持し難くなる現象を利用して、空気中から異物を除去することを主な特徴とする。 通常、空気中を浮遊する異物はそれ自体が浮力を有するものではなく、異物の重量が微少であるため、異物の重量よりも、異物の形状と空間内に存在する微弱な空気の流れによって生じる空気抵抗の方が大きくなり、異物は自然落下を免れ空間内を浮遊する。従って、異物の重量をある程度増加させることができれば、異物は浮遊が困難となり空気中より落下する。本発明は、過度の湿度条件下で水蒸気凝集する為の架体を求め、極めて微少な表面積上にも凝集蒸着する特性を利用し、処理対象となる空気を高度に加湿して空気中に浮遊する異物上に水蒸気を凝集蒸着させて異物の重量を増加させ、落下沈降させることで空気中よりの除去を行うものである。

0008

具体的には装置ハウジング内に吸入した空気を加湿装置により過飽和状態付近まで加湿し、浮遊異物表面上へ水蒸気を凝集蒸着させて異物の重量を増加させ、異物の浮遊を困難とさせ、空気中より落下沈降させることで異物除去を行う。かかる処理に於いて、水蒸気の凝集蒸着は異物の形状、大きさ、組成、及び電気的特性などに影響されることなく進行する為、本手法による空気清浄装置は全ての有形の異物を除去対象として効果を発揮することが出来る。

0009

また、スギ花粉ダニ死骸辺等の生物由来の異物に関しては、高湿度条件下で異物自体が吸湿自重を増加させる傾向が顕著であり、これらの吸湿性の異物に関しては、異物表面への凝集蒸着分と併せて自重増加が進行しやすいため、より効果的な落下沈降を期待することが出来る。特にスギ花粉については、ある一定の湿度条件下では浮遊が困難となり、空中から落下することは梅雨による湿度上昇期を境いに大気中の飛散量が激減する現象として花粉アレルギー症等の研究からも確認されている処である。

0010

空気中の異物のうち物理形状を有さない揮発状態の化学成分に関して、現在、人体への悪影響が確認されているアルデヒド類ニコチン酸、等の多くは水易溶性であり、揮発状態よりも水に溶解した状態がより安定であるため水蒸気又は水滴が近傍に存在する状況では、その水の中に溶けこみ易い性質が確認されている。本発明に於いては、装置ハウジング内に吸引された空気は浮遊異物を除去する行程で、加湿装置より放出される水蒸気及び、それらが凝集結露して生じる水滴と密接に接触する。この過程で水易溶性の化学物質は周囲の水滴中に溶融するため、空気中に於ける濃度を減少させことができる。

0011

かかる処理行程途中、処理対象の空気は絶えず高温の水蒸気と接触し、加湿行程を通過するまでの一定の時間、高温に保たれる。その際、高温耐性のある一部の細菌を除くほとんどの空気中のウイルスおよび細菌類を殺傷滅菌することができる。これらの工程を経て、異物除去及び滅菌処理された高温高湿度の空気は、以降の用途に応じて除湿調温等の処理を施してから装置より送り出される。

発明を実施するための最良の形態

0012

図面1に本発明を応用した空気清浄装置の実施例概略を示す。空気取り入れ口1より吸引された空気は除塵ハウジング4に導入される。除塵ハウジング4は空気放出ノズル3の断面積に対して十分に大きな流路断面積を有しているため、流入した空気の流速減速される。流速の低下に伴う異物の被抵抗の減少は、異物の浮遊抑止を助長する。

0013

空気放出ノズル3から流入する空気と水蒸気放出ノズル2から放出される水蒸気は互いに混じり合いながら除塵ハウジング内に緩速な気流を形成し、除塵ハウジング内を移動する。この過程に於いて空気はその湿度を上昇させ、過飽和分の水蒸気は空気中の異物表面を含む除塵ハウジング内の全ての表面積上に凝集結露を始める。水蒸気が表面上に蒸着した異物は蒸着した水蒸気分だけ重量が増加し、気流中での浮遊が困難となった時点で沈降落下し空気中より除去される。

0014

また同行程中に於いて、空気中に揮発状態として存在する化学成分のうち水易溶性の成分は周囲の水蒸気及び水滴中に溶融し、空気中より除去される。落下沈降した異物及び水滴中に溶融した化学成分は、凝集結露により生じた水滴と共に除塵ハウジング4の底部に設けられた排水路13を通り、排水タンク14に流出する。

0015

ここで、本装置に内蔵される水蒸気発生装置16は、装置が単位時間当たりに吸引する一定の温度範囲にある空気容量を、同単位時間内に過飽和水蒸気圧に到達せしめるのに十分な水蒸気発生能力を有するものとし、空気は除塵ハウジング内を通過するのに要する一定の時間中、過飽和湿度近傍まで加湿される。

0016

除塵ハウジング内にて高度に加湿された空気は除湿用冷却室5に移動し、冷却装置12によって冷却された熱交換器11によって室温以下に冷却される。温度低下により空気中の飽和水蒸気量は減少し、過剰となった水蒸気は冷却用熱交換器11上に凝集結露し空気は除湿される。凝集結露した水分は排水路13を通り、排水タンク14に流出する。

0017

冷却室にて冷却除湿された空気は、昇温室6に移動し、加熱装置10によって加熱された熱交換器9によって加熱され、室温程度にまで暖められる。本行程は、冷却された低温の空気によってもたらされる人体への不快感緩和するための措置であり、かかる措置を必要としない工業的用途等に於いては不要となる。

0018

除塵処理後、除湿、調温等の調整がなされた空気は、送風ファン7によって、室内又は次行程に送り出される。本装置内に於ける空気の移送は送風ファン7によっても行われるものであるが、空気取り入れ口1に於ける送圧、または処理空気出口8に於ける吸引圧によるものでも構わない。

0019

図面2に本発明を応用した小型の空気清浄装置の実施例概略を示す。空気取り入れ口1より吸引された空気は空気放出ノズル3を通して除塵ハウジング4に導入される。除塵ハウジング4は空気放出ノズル3の断面積に対して十分に大きな流路断面積を有しているため、流入した空気の流速は減速される。

0020

空気吸入ノズル3と併設する位置に加湿装置の水蒸気放出ノズル2が配置されており、吸入された空気と水蒸気は互いに混じり合いながら除塵ハウジング内に緩速な気流を形成し、除塵ハウジング内を移動する。この過程に於いて空気はその湿度を上昇させ、過飽和分の水蒸気は空気中の異物表面を含む除塵ハウジング内の全ての表面積上に凝集結露を始める。水蒸気が表面上に蒸着した異物は蒸着した水蒸気分だけに重量が増加し、気流中での浮遊が困難となった時点で沈降落下し空気中より除去される。また、同行程中に於いて空気中に揮発状態として存在する化学成分のうち水易溶性の成分は周囲の水蒸気及び水滴中に溶融し、空気中より除去される。落下沈降した異物は、水蒸気の凝集結露により生じた水滴と共に除塵ハウジング4の底部に設けられた排水路13を通り、排水タンク14に流出する。

0021

除塵ハウジング内にて高度に加湿された空気は処理空気導入口17を介して除湿用冷却室5に移動し、ゼーベック効果電子素子20によって冷却された熱交換器11によって室温以下に冷却される。温度低下により空気中の飽和水蒸気量は減少し、過剰となった水蒸気は冷却用熱交換器11上に凝集結露し空気は除湿される。凝集結露した水分は排水口21を介して、排水タンク14に流出する。

0022

冷却室にて冷却除湿された空気は昇温室6に移動し、電子冷却素子20によって加熱された熱交換器9によって加熱され室温程度にまで暖められる。かかる行程において用いられる昇温の為の熱量は、電子冷却素子20が冷却用熱交換器11を冷却する過程で生じた熱量を利用する。除塵処理後、除湿、調温等の調整がなされた空気は、送風ファン7によって、室内に送り出される。

発明の効果

0023

本発明によって、従来の空気清浄機が苦手とした微少浮遊異物、難帯電性の浮遊異物、及び、物理形状を有さない揮発状態の化学成分、等に対して有効な除去能力を発揮するとともに、従来、集積するのみであった空気中の雑菌類に対して、高温処理による殺菌効果を発揮し、より衛生的な空気環境を提供することを可能とする。

図面の簡単な説明

0024

図1本発明の第一実施例の概略を示す図である。
図2本発明の第二実施例の概略を示す図である。

--

0025

1空気取り入れ口
2水蒸気放出ノズル
3空気放出ノズル
4除塵ハウジング
5除湿用冷却室
6昇温室
7送風ファン
8処理空気放出口
昇温用熱交換器
10加熱装置
11冷却用熱交換器
12冷却装置
13排水路
14排水タンク
15水蒸気発生用水タンク
16水蒸気発生装置
17処理空気導入口
18 水蒸気移送管
19制御回路及び電源装置
20 冷却及び昇温用ゼーベック効果素子
21 除湿室用排水口

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