JP2000015024A - 室内浮遊粉塵除去フィルタおよびこれを用いた空気清浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は空気清浄装置およびそのフィルタに
関し、粉塵やアレルゲンを捕捉して焼却再生することに
より、メンテナンスフリーを可能にする。 【解決手段】 ファン１２によって室内空気を浄化風路
１０に供給する吸込口８と、室内に排出する吹出口９
と、浄化風路１０内に設定された高温耐熱性三次元構造
体よりなるフィルタ１１を有している。フィルタ１１に
捕捉された粉塵やアレルゲンは別の焼却手段により焼却
消滅され、フィルタは再生される。したがってフィルタ
１１の交換やメンテナンスが不要になり、集塵特性も初
期の特性を維持できる。フィルタ１１高温耐熱性の三次
元構造体とし、繊維径、密度、平均孔径、目付け重量を
設定することにより、低圧損で効果的なフィルタを得る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は生活環境内で発生す
る室内浮遊粉塵、特にダニの死骸やふん、真菌や細菌、
花粉などのアレルギー原因物質（以下、アレルゲンとい
う）やこれらと同程度の大きさの粉塵を除去するフィル
タとこのフィルタを用いた空気清浄装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の家庭用の空気清浄装置は、塵埃を
帯電させて集塵極に捕集するものや、ファンで空気を吸
引し、空気中に含まれる塵埃をフィルタを通過させて除
去するものが用いられている。また、健康上の配慮から
フィルタに特殊な抗菌処理を施したものもある。

【０００３】さらに、ヒータを用いた空気清浄装置とし
て特開平４−３０９７５１号公報に記載されているよう
なものが知られている。この装置は図６に示すように平
板状のヒータ１を備え、空気中の臭い成分および微粒子
をヒータ１近傍に捕集するための放電装置２と、捕集さ
れた臭い成分および微粒子のヒータ１による酸化分解を
促進する酸化触媒３を絶縁体４に添着して構成されてお
り、ヒータ１の加熱によって暖房を行うと同時に、放電
装置２の放電極５から放電される陽イオンによって微粒
子や臭気成分が帯電し、集塵極６に引き寄せられて絶縁
体４に付着し、ヒータ１の熱と酸化触媒３によって酸化
分解される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の空気清浄機ではフィルタや集塵板の交換やメンテナン
スが必要であり、また、抗菌処理したものもウイルスの
制菌、不活化のレベルであり、短時間で殺菌するまでに
は至らず、またカビ等に対する効果は不十分である。ま
た、図７の構成のものでは、たばこ粒子などの極微細な
粒子は分解可能なものの、平板状のヒータ１は酸化触媒
３によって反応を促進する程度の熱なので、あまり高温
にはなっておらず、比較的大きなアレルゲンや塵埃など
の固体粒子を焼却する効果は不十分であり、また冬期以
外はヒータ１によって室温が上昇するため使用できない
という課題があった。さらに、コロナ放電によって健康
に有害なオゾンが発生するという課題もあった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、室内浮遊粉塵除去フィルタ（以下、フィルタ
という）を高温耐熱性の三次元構造体より構成するとと
もに、空気清浄装置を浄化風路を有する筐体と、この筐
体の一部に設けられた吸込口と、筐体の一部に設けられ
た吹出口と、浄化風路内にあって室内空気を吸込口から
取り入れ、吹出口から排出して室内空気を循環させる送
風手段と、浄化風路内に設けられた高温耐熱性の三次元
構造体より成るフィルタ、このフィルタ近傍に設けられ
た焼却手段とフィルタ下流側に設けられた分解手段を有
する構成としている。

【０００６】上記発明によれば、三次元構造の厚み方向
で粒子を捕捉するので、低圧損で効果的に粉塵の除去が
可能である。繊維径や平均気孔径、目付け重量や密度を
適切に設定することにより、室内浮遊粉塵特にアレルゲ
ンやこれらと同程度の大きさの粉塵を効果的に除去でき
る。また、捕捉、蓄積したアレルゲンや粉塵は焼却手段
により焼却され、焼却時に発生する臭気は分解手段によ
り分解されて無臭化される。フィルタは高温耐熱性であ
るので、フィルタ自体に損傷を与えることなく捕捉した
粉塵やアレルゲンを焼却して再生するのでフィルタの特
性が劣化することなく、初期の除去特性を維持すること
ができ、交換やメンテナンスが不要となるとともにアレ
ルギー対策としては非常に有効である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明はフィルタを高温耐熱性の
三次元構造体より成る構成としている。

【０００８】そして、三次元構造の厚み方向で粒子を捕
捉するので、低圧損で効果的に粉塵の除去が可能であ
る。また、高温耐熱性であるのでフィルタ自体に損傷を
与えることなく捕捉した粉塵やアレルゲンを焼却して再
生、再利用することができる。

【０００９】また、高温耐熱性繊維の三次元構造体を加
熱処理し焼結させてフィルタを構成している。

【００１０】そして、繊維同士の接点に無数の結合がで
きるので、フィルタとしての機械的強度が増し、加熱冷
却を繰り返しても、変形や繊維の脱離が起こりにくく、
長期間安定した形状が保持できる。

【００１１】また、高耐熱性繊維の三次元構造体の繊維
径を２μｍないし２０μｍ、平均孔径を１００μｍ以下
としてフィルタを構成している。

【００１２】そして、三次元構造の複雑な絡み合いの厚
み方向で粒子を捕捉するので、平均孔径の１／１０程度
の大きさの粒子の捕捉が可能であり、１０μｍ以下のア
レルゲン粒子を除去することが可能である。

【００１３】また、目付け重量が１００〜５００ｇ／ｍ
２、密度０．５〜４／ｃｍ２としてフィルタを構成して
いる。

【００１４】そして、目付け重量、密度を適切に設定す
ることにより、フィルタの低圧損化を図り、空気清浄装
置に組み込んだ場合に、騒音を抑制することができる。

【００１５】また、高温耐熱性セラミック繊維でフィル
タを構成している。そして、フィルタに捕捉した粉塵や
アレルゲンをより高温で焼却することができるので、焼
却を効果的に行うことができる。さらに、セラミック繊
維は熱膨張係数が小さいので、加熱冷却の繰り返しによ
る変形が少なく長期間安定した形状を維持することがで
きる。

【００１６】また、高温耐熱性ステンレス繊維でフィル
タを構成している。そして、高い熱伝導率によって、焼
却時の昇温を速やかに行うとともに、フィルタの温度分
布の均一化が図れるので、焼却を効率的に行うことがで
きる。

【００１７】また、空気清浄装置を、浄化風路を有する
筐体と、この筐体の一部に設けられた吸込口と、筐体の
一部に設けられた吹出口と、浄化風路内にあって室内空
気を吸込口から取り入れ、吹出口から排出して室内空気
を循環させる送風手段と、浄化風路内に設けられたフィ
ルタを有する構成としている。

【００１８】そして、送風手段によって粉塵やアレルゲ
ンを含む室内空気は、フィルタを通過させることによっ
て除去、浄化される。フィルタに捕捉された粉塵やアレ
ルゲンは、別の焼却手段によって焼却すれば、フィルタ
を初期状態に戻し、再び集塵に供することができる。し
たがってフィルタの特性が劣化することなく、初期の除
去特性を維持することができる。また、アレルゲンは焼
却してしまうのでアレルギー対策としては極めて有効で
ある。

【００１９】また、空気清浄装置を、浄化風路を有する
筐体と、この筐体の一部に設けられた吸込口と、筐体の
一部に設けられた吹出口と、浄化風路内にあって室内空
気を吸込口から取り入れ、吹出口から排出して室内空気
を循環させる送風手段と、浄化風路内に設けられたフィ
ルタと、フィルタ近傍に設けられた焼却手段と、前記フ
ィルタ下流側に設けられた分解手段を有する構成として
いる。

【００２０】そして、フィルタに捕捉された塵埃は、焼
却手段への通電によって焼却、分解されるので、フィル
タに捕捉されたアレルゲンは完全に除去される。したが
ってフィルタは再生され、再生後は再び、集塵が可能と
なるので特性が劣化することなく初期の除去特性を保持
するとともに、フィルタの交換やメンテナンスが不要と
なる。また焼却時に発生する臭気は、熱ドラフトによっ
て下流側の分解手段を通過し、ここで酸化分解されて無
臭の空気となって吹出口から放出されるので快適に粉塵
やアレルゲンの除去が可能である。

【００２１】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を用いて説
明する。

【００２２】（実施例１）図１は本発明の実施例１の空
気清浄装置の断面図である。筐体７の下部には吸込口
８、上部には吹出口９を有し、筐体7内には浄化風路１
０を形成する。１１は浄化風路１０内に着脱自在に設定
されたフィルタで高温耐熱性の三次元構造体よりなる。
１２は浄化風路１０内に設けられた送風装置であるファ
ンで、室内の空気を吸込口８から取り入れ、フィルタ１
１を通過させて空気中に含まれる粉塵やアレルゲン等を
除去し、吹出口９から排出することによって室内空気の
浄化を行う。所定時間運転して粉塵やアレルゲンがフィ
ルタ１１に蓄積されたときは、筐体７から取り外して別
の加熱手段（図示せず）で加熱し、蓄積した粉塵やアレ
ルゲンを焼却してフィルタ１１を再生する。

【００２３】フィルタ１１は粉塵やアレルゲンの焼却温
度に絶えるように高温耐熱性の三次元構造体で構成する
が、その構成としてはセラミックやステンレスのフォー
ムや繊維の不職布が使用可能である。しかしフォーム材
は気孔径が大きいため径の小さな粒子を捕捉するために
は厚みをかなり厚くする必要があり、圧損が大きくなる
ためにファン１２が大きくなり筐体も大型化するのに加
え、騒音も大きくなるので家庭用の機器には使用しにく
い。

【００２４】これに対し図２に示すように高温耐熱性繊
維の三次元構造体である不職布１３は繊維１４の複雑な
絡みの中を空気が通過するうちに、繊維１４の交差部分
に粉塵やアレルゲンが捕捉されるため不職布１３の平均
孔径１／１０程度の小さな粒子まで捕捉可能である。し
たがってフィルタ１１の圧損を低くすることができるの
で、ファン１２の小型化延いては筐体の小型化を図るこ
とができる。フィルタ１１を構成する不職布１３は繊維
１４の脱落を防止するため成形が必要である。その方法
として、バインダを用いて接合する方法、ニードルパン
チによる方法、焼結する方法等があるが、フィルタ１１
は加熱処理を行うので、有機バインダは使用不可であ
る。また、無機バインダも加熱冷却の繰り返しによる剥
離や、気孔の閉塞等の課題がある。特にステンレス繊維
の場合は熱膨張係数が大きく異なるので、使用できな
い。ニードルパンチは一般に不職布の成形によく用いら
れているが、接合点の数が限られるので、特にステンレ
ス繊維では加熱冷却の繰り返しによる接合点間の気孔径
の膨張収縮により、初期の気孔形状が維持できなくなる
危険性がある。これに対し焼結は繊維同士の接触点に無
数の接合点が形成されるので、加熱冷却を繰り返しても
初期の気孔形状を維持することができ、また、機械的強
度も確保できる。ただし、ステンレス繊維の場合は表面
酸化が起こらないように、不活性ガス雰囲気下で焼結す
る必要がある。

【００２５】表１に主なアレルゲンの大きさを示した。

【００２６】

【表１】

【００２７】アレルゲンはほぼ１μ以上であり、また１
０μｍ以上の粒子は速やかに落下することから、通常、
アレルゲンのうち室内に浮遊しているものはほとんどが
１μｍから１０μｍの範囲ということができる。したが
って、１０μｍ以下の粒子が捕捉できればほとんどのア
レルゲンは除去できる。

【００２８】図３はステンレス繊維の各繊維径について
密度と平均孔径の関係を示したものである。図中の曲線
はａ：繊維径２０μｍ、ｂ：繊維径１２μｍ、ｃ：繊維
径４μｍ、ｄ：繊維径２μｍである。いずれの場合も、
平均孔径は１００μｍ以下となっている。通常、繊維の
三次元構造体では平均孔径の１／１０程度の粒子まで除
去可能であり、したがって、平均孔径が１００μｍ以下
であれば１０μｍの粒子の捕捉が可能である。したがっ
て図３の結果から繊維径２０μｍ以下であれば１０μｍ
以下の粉塵やアレルゲンの除去が可能である。図３には
示していないが繊維径２０μｍ以上でも平均孔径１００
μｍ以上を満足することはできる。しかし、繊維径２０
μｍ以上になると密度を高くしなければならず、また、
均一な組織を得るためにある程度厚みが必要になるので
加工性が悪くなる。また、繊維径２μｍ以下では圧損が
高くなりすぎるなどの問題があり、好ましくは４μｍか
ら１２μｍが適当である。本発明の実施例では繊維径２
μｍから２０μｍ、長さが１ｍｍから１２ｍｍのものを
用いている。繊維長は短すぎると繊維同士の接合点が少
なくなって、機械的強度が落ち、また長すぎると、繊維
の分散性が悪くなって均一な気孔の形成ができにくくな
る。

【００２９】図４は平均孔径の異なるフィルタ１１につ
いて標準粒子を用いて除去効率を測定した結果である。
図中の曲線はそれぞれＡ：平均孔径２５μｍ、Ｂ：平均
孔径６０μｍ、Ｃ：平均孔径１００μｍである。平均孔
径１００μｍの場合でも１０μｍ以下の粒子の捕捉は可
能である。しかし、１〜３μｍの小さな粒子の除去効率
が悪いので、平均孔径は好ましくは６０μｍ以下である
ほうが望ましい。また、平均孔径が２５μｍ以下のフィ
ルタ１１を用いれば、１μｍ以下のかなり細かい粒子ま
で捕捉することができる。

【００３０】また、フィルタ１１は密度０．５〜４ｇ／
ｃｍ３、目付け重量５０〜５００ｇ／ｍ２を有してい
る。好ましくは密度１〜３ｇ／ｃｍ３、目付け重量１０
０〜３００ｇ／ｍ２である。密度０．５ｇ／ｃｍ３以
下、目付け重量５０ｇ／ｃｍ２以下ではフィルタ１１の
厚みが薄すぎたり均一な気孔の形成か困難であり、逆に
密度４ｇ／ｃｍ３以上、目付け重量５００ｇ／ｍ２以上
では、粉塵の除去効率は上がらずに圧損のみが上昇す
る。

【００３１】繊維１４の材質としてはセラミックでもス
テンレスでもよい。セラミックとしてはアルミナ、シリ
カ、ジルコニアなどが、利用できる。セラミックの場合
は耐熱性に優れるので、捕捉した粉塵やアレルゲンをよ
り高温で焼却することができるので焼却を効果的に行う
ことができる。さらに、セラミック繊維は熱膨張係数が
小さいので、加熱冷却の繰り返しによる変形がなく長期
間安定した形状を維持することができる。一方、ステン
レスは高い熱伝導率によって、焼却時の昇温を速やかに
行うとともに、フィルタ１１の温度分布の均一化を図る
ことができる。

【００３２】（実施例２）図５は本発明の実施例２の空
気清浄装置の斜視図である。実施例１と異なる点のみ説
明すると、１５はフィルタ１１の近傍に設けられた焼却
手段、１６はフィルタ１１下流に設けられた吸着手段、
１７は吸着手段１６下流に設けられた分解手段である、
１８はファン１２、焼却手段１５、分解手段１７の切替
え手段である。焼却手段１５は図５では棒状ヒータを用
いているが、フィルタ１１に堆積したアレルゲンや粉塵
の焼却温度以上に昇温できるものであればどのような形
状でもよい。吸着手段１６はアルミナーシリカのコルゲ
ートハニカムに吸着剤を坦持したものである。分解手段
１７はエキスパンドメタルにＰｔ−Ｐｄ等の酸化触媒を
担持したものに直接通電するか、別設の加熱手段（図示
せず）で間接的に加熱する。

【００３３】ファン１２に通電してと室内の空気を強制
的に吸込口８から吸引し、吹出口９から排出して室内空
気を循環させる。流入した空気中に含まれる１μｍ以上
の粉塵、アレルゲンなどはフィルタ１１捕捉除去され
る。同時に、空気中に含まれる臭気物質はフィルタ１１
を通過して吸着手段１６に吸着される。集塵操作を続け
るとフィルタ１１表面の微細孔に粉塵やアレルゲン粒子
が蓄積するため、そのまま放置すると集塵効率が低下す
るとともに、かえって表面でカビ、ダニなどが繁殖する
危険性がある。そこで、焼却手段１５に通電してフィル
タ１１を高温加熱し、捕捉した粉塵やアレルゲンを焼
却、除去する。この時、焼却手段１５によって吸着手段
１６も間接的に加熱されるので、吸着手段１６に吸着さ
れた臭気物質は脱着され、熱ドラフトによって下流側の
分解手段１７に導入される。ここで、焼却手段１５とほ
ぼ同時に分解手段１７へも通電すれば、分解手段１７も
活性化温度に達し、フィルタ１１に蓄積した粉塵の焼却
時に発生する臭気や、吸着手段１６から脱着した臭気成
分を酸化、分解し、無害、無臭の空気を室内に放出す
る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に係るフィ
ルタは高温耐熱性の三次元構造体より成る構成としてい
るので、三次元構造の厚み方向で粒子を捕捉することが
でき、低圧損で効果的に粉塵の除去が可能である。ま
た、高温耐熱性であるのでフィルタ自体に損傷を与える
ことなく捕捉した粉塵やアレルゲンを焼却して再生、再
利用することができる。

【００３５】また、請求項２に係るフィルタは高温耐熱
性繊維の三次元構造体を加熱処理し焼結させたた構成と
しているので、繊維同士の接点に無数の結合ができ、フ
ィルタとしての機械的強度が増し、加熱冷却を繰り返し
ても、変形や繊維の脱離が起こりにくく、長期間安定し
た形状を保持することができる。

【００３６】また、請求項３に係るフィルタは、高耐熱
性繊維の三次元構造体の繊維径を２μｍないし２０μ
ｍ、平均孔径を１００μｍ以下とする構成としているの
で、三次元構造の複雑な絡み合いの厚み方向で粒子を捕
捉することができ、１０μｍ以下のアレルゲン粒子を除
去することが可能である。

【００３７】また、請求項４に係るフィルタ１１は、目
付け重量が５０〜５００ｇ／ｍ２、密度０．５〜４／ｃ
ｍ３としいるので、均一な気孔を形成するとともに、フ
ィルタの低圧損化を図り、空気清浄装置に組み込んだ場
合の、騒音を抑制することができる。

【００３８】また、請求項５に係るフィルタは高温耐熱
性セラミック繊維で構成しているので、フィルタに捕捉
した粉塵やアレルゲンをより高温で焼却することがで
き、焼却を効果的に行うことができる。さらに、セラミ
ック繊維は熱膨張係数が小さいので、加熱冷却の繰り返
しによる変形が少なく、長期間安定した形状を維持する
ことができる。

【００３９】また、請求項６に係るフィルタは、高温耐
熱性ステンレス繊維で構成しているので、高い熱伝導率
によって、焼却時の昇温を速やかに行うとともに、フィ
ルタの温度分布の均一化を図り、効率的に焼却を行うこ
とができる。

【００４０】また、請求項７に係る空気清浄装置は、浄
化風路を有する筐体と、この筐体の一部に設けられた吸
込口と、筐体の一部に設けられた吹出口と、浄化風路内
にあって室内空気を吸込口から取り入れ、吹出口から排
出して室内空気を循環させる送風手段と、浄化風路内に
設けられた前記請求項１〜６記載の浮遊粉塵除去フィル
タを有する構成としているので、低圧損で粉塵やアレル
ゲンを除去し、長期の耐久性に優れた空気清浄装置とす
ることができる。また、フィルタに捕捉された粉塵やア
レルゲンは、別の焼却手段によって焼却すれば、フィル
タを初期状態に戻し、再び集塵に供することができる。

【００４１】また、請求項８に係る空気清浄装置は、前
記請求項７に係る空気清浄装置に加えて、フィルタ近傍
に設けられた焼却手段と、フィルタ下流側に設けられた
分解手段を有する構成としているので低圧損で室内空気
含まれる粉塵やアレルゲンは除去される。また、所定時
間フィルタに捕捉された塵埃は、焼却手段への通電によ
って焼却、分解されるので、フィルタに捕捉されたアレ
ルゲンは完全に除去され、フィルタは再生され、再生後
は再び、集塵が可能となる。また焼却時に発生する臭気
は、熱ドラフトによって下流側の分解手段を通過し、こ
こで酸化分解されて無臭の空気となって吹出口から放出
される。したがってフィルタの交換やメンテナンスが不
要となる。また、通常は送風手段のみ運転し、焼却時の
み焼却手段に通電するので、室温上昇はほとんど起こら
ないので冬期以外での使用も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の空気清浄装置の斜視図

【図２】本発明のフィルタの概念図

【図３】本発明の効果を説明するための密度−平均孔径
関係図

【図４】本発明の効果を説明するための除去効率特性図

【図５】本発明の実施例２の空気清浄装置の斜視図

【図６】従来の空気清浄装置の断面図

【符号の説明】

７ 筐体 ８ 吹込口 ９ 吹出口 １０ 浄化風路 １１ フィルタ １２ ファン（送風手段） １５ 焼却手段 １６ 吸着手段 １７ 分解手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米野 範幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D019 AA01 BA02 BA05 BB03 BB06 BB07 BC05 BC07 BC12 BD01 CB04 CB06 CB08 DA03 4D058 JB03 JB06 JB25 JB28 MA41 MA42 QA01 QA11 QA21 SA01 SA13 SA20 TA02 TA06 TA07 UA01 UA25

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温耐熱性の三次元構造体より成る室内
   浮遊粉塵除去フィルタ。
2. 【請求項２】 高温耐熱性繊維の三次元構造体を加熱処
   理し焼結させた室内浮遊粉塵除去フィルタ。
3. 【請求項３】 繊維径が２μｍないし２０μｍ、平均孔
   径が１００μｍ以下である請求項１または２記載の室内
   浮遊粉塵除去フィルタ。
4. 【請求項４】 目付け重量５０〜５００ｇ／ｍ２、密度
   ０．５〜４ｇ／ｃｍ３である請求項２または３記載の室
   内浮遊粉塵除去フィルタ。
5. 【請求項５】 高温耐熱性繊維は耐熱性セラミック繊維
   から成る請求項２ないし４のいずれか１項記載の室内浮
   遊粉塵除去フィルタ。
6. 【請求項６】 高温耐熱性繊維は耐熱性ステンレス繊維
   から成る請求項２ないし４のいずれか１項記載の室内浮
   遊粉塵除去フィルタ。
7. 【請求項７】 浄化風路を有する筐体と、前記筐体の一
   部に設けられた吸込口と、前記筐体の一部に設けられた
   吹出口と、前記浄化風路内にあって室内空気を前記吸込
   口から取り入れ、前記吹出口から排出して室内空気を循
   環させる送風手段と、前記浄化風路内に設けられた請求
   項１ないし６のいずれか１項記載の室内浮遊粉塵除去フ
   ィルタを有する空気清浄装置。
8. 【請求項８】 室内浮遊粉塵除去フィルタ近傍に設けら
   れた焼却手段と、前記室内浮遊粉塵除去フィルタ下流側
   に設けられた分解手段を有する請求項７記載の空気清浄
   装置。