オゾン水を用いた加湿空気清浄機の開発～加湿能力の向上と制御

オゾン水を用いた加湿空気清浄機の開発
∼加湿能力の向上と制御システムの構築∼
13A223
制御技術科
超音波霧化装置
冷却
ファン
図 1 超音波霧化ユニット
実験結果
2.1 加湿能力向上の検討
100
45
90
40
80
35
30
25
20
15
湿度
温度
10
5
2.3 加湿制御システムの構築
本装置の実用化を目指し，制御システムの構築を行った．図
3 にシステムの構成を示す．湿度センサの値によって霧化装置
の稼動 ON/OFF を行う．更に湿度が上昇した場合は，排気フ
ァン，ポンプ，電解槽の電源を OFF にして，装置の運転を停
止する．ON/OFF 方法はソリッドステートリレーを用いて，
装置の電源電圧の制御をする．
PIC マイコンにより制御を行う前に，LabVIEW を用いて各
電源の ON/OFF の確認試験を行った．問題なく制御すること
が確認できたため，PIC マイコンへ移行し，プログラムの完
成しだい運転試験を行う．
3.
まとめ
（1）超音波霧化装置を取り付けることで加湿能力を多少上げ
ることができた．さらに加湿能力を高めるには送風量を大き
▲ 霧化装置0つ
● 霧化装置1つ
70
60
50
40
30
20
10
0
0
0
1
稼動時間[h]
2
0
3
1
稼動時間[h]
部屋中央
2
3
2
3
部屋奥
50
45
45
40
40
温度[℃] 湿度[％]
50
35
30
25
20
15
10
5
35
30
25
20
15
10
5
0
0
0
1
稼動時間[h]
2
3
0
1
稼動時間[h]
4
3.5
■ 霧化装置0つ
◆ 霧化装置1つ
3
2.5
蒸発量
2
1.5
1
2.2 室内のオゾン濃度測定
水を 5 インチのろ過フィルターと RO 膜に通して不純物を
取り除き，純水に近い状態にしてから電解槽で電気分解を行う
ことで殺菌能力を有するオゾンを発生させる．これを室内空気
と接触させて空気清浄と循環水の除菌を行う．オゾンは残留性
が無いという性質があるが，強力な酸化力を持ち殺菌・脱臭等
の作用を有するため，人体への影響を考慮して室内環境基準
（Max 0.1ppm，平均 0.05ppm)が定められている．そのため，
本装置で加湿中の室内オゾン濃度を，エフアイエス㈱製オゾン
モニタと㈱ガステック製気体採取器で測定し，その安全性の確
認を行った．その結果を表 1 に示す．
ここで，送風口では 0.2ppm の濃度のオゾンが検知されたが，
吸込み口及び室内ではオゾンは検知されなかった．これは，オ
ゾンは送風口を出てすぐに酸素に戻ったと考えられ，室内環境
基準をクリアできている．
温度[℃] 湿度[％]
50
蒸発量[ℓ]
循環水を上部から降水させ加湿するのに加えて，送風口に本
多電子㈱製超音波霧化装置を取り付けて，霧化粒子を発生させ，
加湿能力の向上を行った．その外観を図 1 に示す．霧化装置 1
個あたりの霧化能力は 125±50 mℓ/h であり，3 個まで取付け
が可能である．超音波霧化装置稼動無しの場合と 1 個稼動した
時の温湿度の計測（3 時間）を行った．その結果を図 2 に示す．
ここで，送風口において霧化装置稼動無しでは約 89％であ
った湿度が，1 個稼動により約 98％に上昇している．また室内
中央の湿度は 9％上昇したのに比べ 13％上昇した．加湿量は
768mℓ/h から 902mℓ/h に増加している．また，霧化装置の稼動
を 2 個，3 個と増やしても湿度及び加湿量に増加は見られなか
った．これは，1 個で送風口の湿度が限界に達しているため，
これ以上の加湿能力向上に繋がらなかったものと考えられる．
尚，これまでの研究では排気ファンの送風量を 280m3/h か
ら 400m3/h に変更したときに，加湿量は 400mℓ/h から 880
mℓ/h まで 2.2 倍向上したことが確認されている．更に加湿能
力を高めるには送風量を大きくすることが有効と考えられる．
吐出し口
吸込み口
温度[℃] 湿度[％]
2.
洸司
はじめに
本研究では，水を電気分解して発生させたオゾンを用いて除
菌を行うスクラバー方式の加湿空気清浄機の加湿能力向上の
ため，超音波霧化装置を付加してその加湿性能の比較を行った．
オゾン水と接触して装置から排気される加湿空気には，微量の
オゾンが含まれるため，湿中の室内オゾン濃度を測定して，そ
の安全性についても検討を行った．更に，本装置の実用化を目
指し，制御システムの構築の検討を行った．
温度[℃] 湿度[％]
1.
山浦
0.5
0
0
1
稼働時間[h]
2
3
図 2 加湿性能上昇試験結果
表 1 オゾン濃度計測結果
日付
測定開始時刻
稼働時間[h]
オゾンセンサ[ppb]
吐き出し口
ガステック[ppm]
オゾンセンサ[ppb]
吸い込み口
ガステック[ppm]
オゾンセンサ[ppb]
部屋中央
ガステック[ppm]
オゾンセンサ[ppb]
部屋奥
ガステック[ppm]
10:30
0
0
2015.1.6
11:30
13:30
1
3
0.2
0
0
0
0
0
0
0.2
0
0
0
0
0
0
15:00
4.5
0.2
0
0
0
0
0
0
超音波霧化
装置×2
制御装置
湿度センサ
湿度[%]
PICマイコン
スイッチ
ング
ボード
図 3 制御システムの構成
排気ファン
ポンプ×2
電解槽
給水
排水
くすることや，送風口を大きくすることが考えられる．
（2）装置から排気される空気及び室内のオゾン濃度を測定し，
室内空間ではオゾンが検出されないことを確認した．
（3）LabVIEW を用いて，各装置電源の ON/OFF 制御の確認
を行った．

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