JP2000189835A - 空気清浄アッセンブリ - Google Patents

空気清浄アッセンブリ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷暖房装置において、吸入された空気に混入
している微生物を死滅させる。 【解決手段】 ハウジング(20)と、イオン化ワイヤ
(46)と、空気流に混入した粒子状物質を上に集める
ための複数のコレクタプレート(42)を有する電気集
塵セル(40)と、1つ若しくは複数の殺菌ランプ(5
0)と、を有する電気空気清浄器(10)。電気集塵セ
ル(40)よりも空気流の下流に設置された殺菌ランプ
(50)が、コレクタプレート(42)の上に集められ
た粒子状物質を、紫外線光で照射することにより死滅さ
せ、コレクタプレート上に粒子状物質が堆積している場
合に起こり得る微生物の繁殖を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して空気清浄器
に関し、より詳しくは、軽量な商用住宅用の通風暖房装
置や通風冷房装置と共に使用される電気空気清浄器に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来から商業的に入手可能である電気空
気清浄器は、典型的には、複数のイオン化ワイヤと、複
数のコレクタプレートと、イオン化ワイヤ並びにコレク
タプレートへ高電圧の直流電力を供給するための関連す
る電力回路と、を備えている。イオン化ワイヤは、典型
的には、電源から正電荷を受け取るタングステンワイヤ
である。コレクタプレートは、電源から正電荷と負電荷
を交互に受け取る互いに平行かつ離間している一連のプ
レートからなる。電力回路は、標準的な120ボルト若
しくは240ボルトの交流を、例えば約6000〜12
000ボルトの高電圧の直流に変換する変圧器を含む。
【0003】作動中は、例えば家庭で空気中にたつほこ
り、綿毛、ペットのフケ、食べ物のカス、タバコの煙、
エアロゾル、花粉、植物の胞子などの粒子が、イオン化
ワイヤによる静電界を通過するときに正電荷によりイオ
ン化される。続いて、上記粒子の混入した空気流が、交
互に帯電されかつ離間しているコレクタプレート列を通
過すると、帯電した粒子が負に荷電したコレクタプレー
トに引き寄せられ、付着する。典型的には、メカニカル
前置フィルタをイオン化ワイヤよりも空気流の上流側に
設置して、例えば平均径が10ミクロンより大であるよ
うな大きな粒子を除去する。電気空気清浄器の静電気セ
ル部分は、平均径が0.01ミクロンの粒子であっても
除去することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術によるこの種
の電気集塵型空気清浄器は、かなり効率的にほこりや他
の粒子をコレクタプレート上に捕集することができる
が、コレクタプレートを定期的に掃除して堆積した粒子
を除去しなければ、コレクタプレート上の粒子に微生物
が繁殖する可能性がある。微生物が繁殖し、定期的な掃
除によってそれが除去されなければ、菌類の胞子、バク
テリアや他のアレルゲンなどのバイオエアロゾルが再び
空気流に混入し、使用中の部屋に循環する可能性もあ
る。
【0005】家庭、会社や他のビルの部屋の空気を清浄
にする空気清浄器が、米国特許第3,744,216号
に開示されている。この開示された空気清浄器は、粒子
用メカニカルフィルタと、脱臭フィルタと、殺菌ランプ
と、高静電メディアフィルタと、を含む。この殺菌ラン
プは一対の紫外線光ランプからなり、高静電メディアフ
ィルタより空気流の上流側領域を照射し、バクテリア、
菌類の胞子、ウイルスなどを死滅させる。紫外線光光源
は、空気清浄器のハウジングの互いに向かい側に設置さ
れ、空気清浄器の中を通る空気流の通路を紫外線光が互
いに横切るように方向づけるためのシールドを施され、
空気により運ばれる細菌を照射する。紫外線光照射によ
る細菌の不活性化の効率は空気流中の細菌に対する紫外
線光照射時間に依存するため、細菌が紫外線光に曝され
る時間を長くすることが望ましい。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の1つの目的は、
電気空気清浄器のコレクタプレート上の細菌の繁殖を防
止することである。
【0007】本発明の更なる目的は、コレクタプレート
を照射する殺菌ランプを有する改良された電気空気清浄
器を提供することである。
【0008】本発明の1つの態様に係る1つの目的は、
殺菌光を電気集塵セルのコレクタプレートを照射するよ
う方向づけするための反射板手段を有する改良された電
気空気清浄器を提供することである。
【0009】本発明の他の態様に係る1つの目的は、電
気集塵セルを通過する空気流からバイオエアロゾルを除
去するためのフィルタを有する改良された電気空気清浄
器を提供することである。
【0010】本発明による空気清浄器は、空気流から粒
子状物質を表面に集めるための複数のコレクタプレート
を有する電気集塵セルと、コレクタプレートよりガス流
の下流側に設置された1つ若しくは複数の殺菌ランプ
と、を含み、コレクタプレート及びプレート上に集めら
れた全ての粒子状物質を殺菌光で照射する。1つ若しく
は複数の殺菌ランプから照射される光は、好ましくは波
長の範囲が200〜280ナノメートル(nm)の紫外
線光であり、最適な波長の範囲は245〜265ナノメ
ートルである。この光は、空気流に混入した細菌を死滅
させる上で効果的であるばかりでなく、コレクタプレー
ト上やコレクタプレート上に堆積した粒子状物質に繁殖
し得る細菌を死滅させる上でも効果的である。
【0011】本発明の1つの実施例では、1つ若しくは
複数の光反射要素が、コレクタプレート列の間を通過し
てきた殺菌光をほぼ下流方向へ反射してコレクタプレー
ト上が再び照射されるように、殺菌ランプより空気流の
上流側に配置される。更に、1つ若しくは複数の光反射
要素をコレクタプレートより空気流の下流側に配置し、
ランプからほぼ下流方向へ照射された殺菌光を反射する
ことによって、ある入射角をもって前記コレクタプレー
トを照射するようにしてもよい。上流側に配置された反
射板は、コレクタプレートと平行に延びる縦軸に対して
鋭角となるよう配置されて殺菌光をコレクタプレート上
が照射されるように反射する複数の、比較的幅が狭く、
薄く、横方向に離間した光反射ストリップから構成する
ことができる。下流側に配置された1つ若しくは複数の
反射板は、殺菌ランプと関連して配置され、細長く、か
つ平坦もしくは湾曲したプレートから構成することがで
きる。
【0012】本発明の1つの実施例では、比較的大きな
粒子を捕集するための粒子用前置フィルタが、イオン化
ワイヤよりも空気流の軸方向上流側に配置される。好ま
しくは、前置フィルタは、コレクタプレートの列を通過
してきた殺菌光を概ね下流方向に反射してコレクタプレ
ート上を再び照射するよう、コレクタプレートと平行な
縦軸に対して鋭角となるように配置され横方向に離間し
た複数の光反射メッシュによって形成される。波長が2
00〜280ナノメートルの光に対してかなり高い反射
率を有する研磨されたアルミニウムメッシュによって、
各光反射要素は形成される。
【0013】本発明の他の実施例における空気清浄器
は、空気流入口と、空気流出口と、を有するとともに、
該入口と該出口の間に延びている空気流路を画成するハ
ウジングを備え、また空気流から粒子状物質を表面に集
めるように該空気流路内にハウジングの縦軸に対しほぼ
平行に配列された複数のコレクタプレートを含んでいる
電気集塵セルを備える。殺菌光を照射する1つ若しくは
複数の殺菌ランプが、殺菌光でコレクタプレートを照射
するために前記ハウジング内に配置されている。例えば
揮発性有機化合物や臭気といった空気中のバイオエアロ
ゾルを除去するために、フィルタが、殺菌ランプよりも
空気流の下流側のハウジング内部若しくは外部に設置さ
れる。好ましくは、例えば紫外線光に反応する光触媒と
いったような触媒が、フィルタの濾過材に組み込まれ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0015】本実施例は、住宅用セントラル冷暖房装置
に通常組み込まれて設置されている形式の電気空気清浄
器と関連したものとして説明されている。しかし、ここ
で説明されている特定の実施例は例示的なものであり、
例えば可搬式空気清浄器や、オフィス用空気清浄装置、
商業ビル・病院・学校・図書館・美術館その他のビル用
のセントラル冷暖房装置といった他の用途のための電気
空気清浄器との関連において使用されてもよい。
【0016】図を参照すると、ハウジング20と、該ハ
ウジング20内に配置された電気集塵セル40と、を有
している電気空気清浄器10が示されている。ハウジン
グ20は、空気流入口22と、空気流出口24と、該空
気流入口22と該空気流出口24との間に延び、かつ周
縁壁44によって画成された空気流路25と、を有して
いる。部屋からの空気は空気流入口22を通って空気清
浄器10に流入し、空気流路25を通過し、空気流出口
24を通って空気清浄器10から流出する。住宅用セン
トラル冷暖房装置においては、空気流が空気清浄器10
を通ってから冷暖房装置のファーネスあるいは空調機の
中へ流されるように、空気清浄器10が、吸引ファン
(図示せず)よりも空気流の上流側に設置されてもよ
い。
【0017】図1から図6までに示されている電気集塵
セル40は、従来技術による住宅用セントラル冷暖房機
のためのキャリアコーポレイション社(Carrier Corpor
ation)から商業的に入手可能な形式の電気集塵セルを
例示している。電気集塵セル40は、交互に帯電した複
数のコレクタプレート42を備えており、該コレクタプ
レート42は、空気流路25を通る中央縦軸27に対し
て軸方向に平行に整列し、かつ互いに離間するよう配置
されている。コレクタプレート42は、電源により正と
負に交互に帯電している。コレクタプレート42は、ア
ルミニウムや鋼などの導電性金属によって構成されてお
り、比較的高い表面反射率を有する。例えば、住宅用ガ
ス燃焼式ホットエアファーネスとの組合せで使用するキ
ャリアコーポレイション社(Carrier Corporation)発
売の31KAX020型電気空気清浄器では、コレクタ
プレートは、幅約4インチ(約10.2cm)、長さ約
17インチ(約43.2cm)の寸法であり、約0.2
5インチ(約0.6cm)間隔で配置されている。
【0018】また、電気集塵セル40は、ハウジングの
幅に亘って間隔を空けて配置されている複数のイオン化
ワイヤ46を含み、該イオン化ワイヤは隣接したコレク
タプレート42の各組の中間に1本配置されており、コ
レクタプレート42の列より空気流の軸方向上流側に配
置されている。従来技術では、イオン化ワイヤ46は、
電源より正の電荷を受け取るタングステンワイヤよりな
る。各イオン化ワイヤ46は、陽極コロナを発生させ、
この陽極コロナが電離集塵セル40内を横切るようにコ
レクタプレート42の列より空気流の上流側へ放電され
て、空気流路25中を通る空気流に混入したほこり粒子
が、正の電荷を受け取る。これら正に帯電したほこり粒
子が、続いてコレクタプレート42の列を通過すると、
正に帯電したほこり粒子は、負に帯電したコレクタプレ
ートの表面に引き寄せられ、集められる。前述した31
KAX020型電気空気清浄器においては、イオン化ワ
イヤは、整列したコレクタプレートの前縁よりも約0.
75インチ(約1.9cm)空気流の上流側に、約1.
25インチ(約3.2cm)の間隔で整列して配置され
る。
【0019】従来技術による電気集塵セルでは、従来の
形式の電源(図示せず)は、標準的な120ボルトある
いは240ボルトの交流を、高電圧の直流に変換する装
置を含む供給回路を備えている。電源の出力は、用途に
応じて6000〜12000ボルトの範囲の直流電圧で
あってよいが、住宅向け用途には、典型的には7000
〜7500ボルトの直流電圧である。
【0020】電気空気清浄器10は、1つ若しくは複数
の殺菌ランプ50を有し、該殺菌ランプ50は、例えば
波長が200〜280ナノメートル(nm)、最適には
波長が245〜265ナノメートルである紫外線光など
の殺菌光を照射する。1つ若しくは複数の殺菌ランプ5
0は、殺菌光でコレクタプレート42の表面を照射する
ようハウジング20内に配置される。好ましくは、1つ
若しくは複数の殺菌ランプ50は、電気集塵セル40よ
り空気流の下流側に配置される。そのように配置される
と、1つ若しくは複数の殺菌ランプ50は、電気集塵セ
ル40よりガス流の上流側において粒子による高い負荷
を受けることがなく、また粒子が積もってランプが曇る
こともない。更に、殺菌ランプ50は、電気集塵セル4
0より下流側に配置されるため、電気集塵セル40へ流
入する空気流に対して干渉しない。しかし、状況によっ
ては、殺菌ランプから照射される殺菌光がコレクタプレ
ート42の表面を照らす限りにおいて、電気集塵セルよ
りも空気流の上流側に1つ若しくは複数の殺菌ランプが
配置されてもよい。
【0021】本発明の電気空気清浄器10の1つの実施
例においては、図1、図2及び図6に示されているよう
に、横方向に離間した1対の殺菌ランプ50が、ハウジ
ング20内で、電気集塵セル40よりも空気流の下流側
に配置される。殺菌ランプ50の一方が、空気流路25
の中を通る中央縦軸27の一方の側に偏位しており、殺
菌ランプ50の他方は、空気流路25の中を通る中央縦
軸27の他方の側に偏位している。上述のように1対の
殺菌ランプ50が空気流路25の中央縦軸27から離れ
て配置されると、殺菌ランプ50から照射される光の大
部分は、様々な入射角をもって最初に個々のコレクタプ
レート42に当たる。そのため、各殺菌光は、図5に示
されているように隣接したコレクタプレート42の各々
の間隙を通過するとき、コレクタプレート42の隣接し
た表面の間で何度も反射される。アルミニウムで製造さ
れたコレクタプレートは、一般に、要求される波長範囲
に亘って高い反射率を有する。例えば鋼製のコレクタプ
レートのように低反射率を有する金属によって形成され
たコレクタプレートならば、反射材料でコーティングし
てコレクタプレートの反射率を向上させる必要があるで
あろう。
【0022】殺菌光がコレクタプレートの隣接した表面
間で繰り返し反射されることにより、各コレクタプレー
トの表面の全領域が殺菌光によって確実に照射される。
図5に図示するように、反射の回数は、離間したコレク
タプレート42の列へ入射する殺菌光の入射角に依存す
る。空気流路43内に図示するように、プレートの垂線
に対する角度を入射角として、この入射角が小さい場合
には、プレート間で多数の反射が発生する。反射する回
数が多ければ、殺菌光がプレートを通過する間に粒子が
集まるプレートの面に直接当たる回数は多くなるが、そ
のために、殺菌光がプレート間の空気流路を通過する間
に光の強さが著しく低下する。一方、空気流路45内に
示すように入射角が大きい場合には、プレート間で反射
する回数は少なくなる。反射回数が少なくなると、殺菌
光がプレートを通過する間に粒子が集まるプレートの面
に直接当たる回数は少なくなるが、殺菌光がプレート間
の空気流路を通過する間の光の強さの低下幅は小さい。
空気流路47内に図示するように入射角が中程度である
場合には、反射回数も中程度であり、殺菌光がプレート
間の空気流路を通過する間の光の強さの低下幅も中程度
である。
【0023】図3及び図4に示すように、本発明の電気
空気清浄器10の他の実施例は、1つの殺菌ランプ50
を有するものである。図示されているように、1つの殺
菌ランプ50は、ハウジング20内に、空気流路25の
中心軸27に沿い、電気集塵セル40より空気流の下流
側に離間した位置に配置されている。電気集塵セル40
の横幅に亘って、1つのランプ50から照射される殺菌
光の分布を向上させるには、少なくとも1つ、好ましく
は一連の反射板60を、殺菌ランプ50からコレクタプ
レート42とは反対方向に向かって照射された殺菌光を
反射するように、殺菌ランプ50と関連させて配置す
る。反射板60は、アルミニウムや鋼などの高反射率を
有する材料で形成されてもよいし、例えば高反射率を有
する材料でコーティングするといったような他の方法に
よって、表面の反射率を上げてもよい。反射板60の特
定の形状及び寸法は用途により変化するが、反射板60
は、一般に、縦寸法がコレクタプレートの縦寸法にほぼ
一致しておりかつ縦軸がコレクタプレート列の縦軸に平
行に整列している細長いプレートからなり、図4に図示
するように、空気流路25の中央縦軸27に対して、横
軸が、コレクタプレート42の表面に向けて殺菌光を反
射するように一定の角度をもって配置される。反射板6
0は、細長い長方形の平らなプレートからなるのでもよ
く、また、コレクタプレート列の後縁全体の光分布が所
望のものになるように、反射された殺菌光がコレクタプ
レート上を照射するよう設計された曲線を有する、放物
線状や円筒状、あるいは他の曲線形状を有する細長い長
方形の精密なプレートからなるものであってもよい。
【0024】好ましくは、反射板60は、図示されてい
るように、ランプ50よりも空気流の下流側かつランプ
50から横方向に離間した位置に配置されており、この
反射板60によって、ランプ50よりも空気流の上流側
に配置されたコレクタプレート42に向かって殺菌光が
反射され、コレクタプレート42上を照射する殺菌光の
全体水準が上昇する。また、反射板60は、殺菌光をよ
り多様な入射角をもって各コレクタプレートの捕集面に
当たるように反射し、それによって、上述したように、
また図5に図示されているように、種々の入射角による
多様な反射が、隣接したコレクタプレートの相対する表
面の間に生じる。更に、空気流路25を囲んでいる周縁
壁44は、好ましくは、より多様な入射角に対応して殺
菌光の反射を更に増大させるために、光反射材料で形成
あるいは表面をコーティングして、表面の光反射率を上
げる。
【0025】また、反射板60が、本発明の電気空気清
浄器10に係る複数の殺菌ランプの実施例において使用
されてよいということは明らかである。例えば図6に図
示された実施例のように、一対の反射板60が殺菌光を
コレクタプレート42に向かって反射する角度に方向づ
けるように実施例における複数の殺菌ランプの個々のラ
ンプに関連して、かつ各殺菌ランプ50よりも空気流の
下流側に配置される。更に、反射板60を使用すること
により、上述し、また図5に示されているように、隣接
するコレクタプレートの相対する表面の間に多様な入射
角による多数の反射が起こる。また、電気集塵セル40
の中の空気流路25を画成する周縁壁44に吸収される
ことによる殺菌光の損失を最小化するために、各壁に、
紫外線光の光子がプレート42に向かって反射されるよ
う、高反射率を有するコーティングを施してもよい。
【0026】空気清浄器10へ流入する空気流を予めろ
過して、大きな粒子を除去するように、メカニカルフィ
ルタ30を、空気流入口22に隣接し電気集塵セル40
より上流側となる位置に配置してもよい。軸方向、即ち
中央縦軸27に沿った空気流の方向におけるメカニカル
フィルタ30の厚さは、メッシュメディアの密度ととも
に、通常の空気流量状態において、所望の粒子吸着効率
をもたらし、かつ圧力降下が所望の最大設計圧力降下値
を下回るように選択されている。メカニカルフィルタ3
0は、メディアフィルタであっても、布フィルタであっ
てもよく、また、綿毛や、花粉や、平均径が約10ミク
ロンより大である他の粒子などのような比較的大きな粒
子を、空気流が電気集塵セル40に入る以前に除去する
機能をもつ従来技術によるメカニカルフィルタの他の形
式であってもよい。
【0027】1つ若しくは複数のランプを備えた実施例
において、殺菌光の反射手段がコレクタプレート42よ
り空気流の上流側に配置され、コレクタプレート列を通
過してきた殺菌光を下流側に反射して、コレクタプレー
ト表面及び該コレクタプレート上の粒子状物質を照射す
る。図1及び図2に示す実施例のように、殺菌光反射手
段は、メカニカルフィルタ30の下流側表面に施された
高反射率を有する表面70を備えており、コレクタプレ
ート42列を通過してきた殺菌光を、コレクタプレート
へ反射する。好ましくは、メカニカルフィルタ30が、
アルミニウム、鋼、あるいは他の高い反射率を示す材料
のメッシュファイバを用いたメッシュフィルタからな
り、それによりメカニカルフィルタ30自体が反射板と
して機能する。
【0028】図6に図示された本発明の他の実施例にお
いては、メカニカルフィルタ30はエキスパンデッドメ
ッシュフィルタメディアの複数のエレメント35を備
え、該エレメント35は、高反射率、好ましくは200
〜280ナノメートル(nm)の範囲に亘って高反射率
を有する例えば高度に研磨されたアルミニウムなどの材
料により形成される。エレメント35は、イオン化ワイ
ヤ及び電気集塵セル40よりも空気流の上流側に、ハウ
ジング中の空気流路を横断して横方向に整列している。
最も好ましくは、エレメント35は、コレクタプレート
に対し平行でハウジングを貫く縦軸に対し適切な鋭角を
有するように配置され、それにより、コレクタプレート
列を通過してきた殺菌光が、エレメント35の個々の表
面によって下流方向へ反射され、コレクタプレートの表
面を再照射する。この方法により、コレクタプレート4
2の表面の総照射量が更に最適化され、コレクタプレー
ト42表面上に繁殖する微生物の滅菌効率が上昇する。
【0029】殺菌光を殆どあるいは全く反射しない材料
で形成された布フィルタ若しくはメディアフィルタから
なるメカニカルフィルタ30を有する電気空気清浄器で
は、補助反射板ストリップ80を電気集塵セル40より
も上流側でかつメカニカルフィルタ30よりも下流側の
位置に配置して、コレクタプレート42の列を通過して
きた殺菌光を反射し、コレクタプレート42が再照射さ
れるようにしてもよい。反射板80はアルミニウムや鋼
などの反射材料で形成されるか、あるいは、例えば高反
射材料でコーティングするといった他の方法によって、
表面に高反射性を備えるものになされる。反射板80の
形状や寸法の詳細は用途に依存するが、反射板80は、
典型的には、比較的幅が狭く、薄く、縦方向に細長い長
方形形状のプレートよりなり、これらのプレートは、縦
方向の寸法がコレクタプレートの縦方向の寸法にほぼ等
しく、縦軸がコレクタプレート列の縦軸に平行になるよ
う整列しているが、横軸は、図4に図示されているよう
に、コレクタプレート42の列を通過してきた殺菌光が
コレクタプレート42の表面に反射されるのを容易にす
るように、空気流路25の中心軸27に対してある角度
で配置される。反射板80は、平らなプレートよりなる
ものであってもよく、また殺菌光をコレクタプレート上
に更に反射するよう設計された曲線を備えた精密なプレ
ートからなるものであってもよい。
【0030】図7及び図8に図示された本発明の実施例
においては、後置フィルタ90が、流路25を通る空気
流の方向において紫外線光ランプ50よりも下流側に配
置され、反射板60は、もし設置するのであれば、出口
24付近のハウジング20内外いずれの位置に設置して
もよい。フィルタ90は、空気流中の臭気や揮発性有機
化合物を効果的に除去する。好ましくは、後置フィルタ
90は、例えば活性炭を含有するフィルタメディアのよ
うな炭素ベースのフィルタなどの吸収フィルタよりな
る。また、フィルタ90上を照射するランプ50からの
紫外線光は、フィルタ90により集められた汚染物質を
分解し、脱着する。更に、該汚染物質の分解を促進する
ために、触媒をフィルタ90の濾過材内に組み込んでも
よい。例えば、紫外線光に反応する光触媒をフィルタ9
0の濾過材内、特に上流側の表面に組み込むことは非常
に有効である。紫外線光が入射すると、光触媒は、集め
られた汚染物質の分解を連続的にあるいは断続的に促進
し、フィルタ90の清掃の効率を上げる。断続的清掃モ
ードのときには、脱着あるいは分解された物質を放出す
るよう、空気を選択的に廃棄口に流してもよい。
【0031】電源がコレクタプレート42とイオン化ワ
イヤ46を駆動しているとき、空気流に混入し電気空気
清浄器10を通過する粒子は、コレクタプレート42の
集塵表面に捕捉される。空気中に混入した粒子が捕捉さ
れるにつれ、コレクタプレート42の集塵表面に粒子の
層が積もる。従来技術による住宅用空気加熱装置におい
ては、電気集塵セル40は、連続的に作動するのではな
く、空気流が電気集塵セル40の中を通過するとき、つ
まりファーネスが作動したりファンが空気を循環させた
りするときにだけ作動する。本発明の実施例において
は、1つあるいは複数の殺菌ランプ50が、場合に応じ
て、電気集塵セル40の作動時のみ、あるいは非作動時
のみに、コレクタプレート42を照射するモードで作動
されてもよい。1つあるいは複数のランプ50が電気集
塵セル40に連動して作動すると、上に粒子状粒子が積
もっているコレクタプレート42が殺菌光を浴びる。コ
レクタプレート42を通過してきた1つあるいは複数の
ランプ50からの殺菌光の少なくとも一部が、本発明に
よる上流側の反射手段によって反射されて、コレクタプ
レート42表面とそこに集められた粒子状物質を照射す
る。
【0032】電力供給プレート(EPS plate
s)上に集められた微生物を紫外線光が死滅させる割合
は、プレート上を照射する紫外線光の強さによる。公知
の技術を用いて光の強さから線量が計算できる。微生物
の殺菌もまた公知技術を用い、微生物の種類に応じた一
定の割合によって線量に関係している。コレクタプレー
ト上の殺菌光の強さは、従来技術による光線トレースア
ルゴリズムに基づいて、図5に示された配置での紫外線
ランプの数、電力、位置と、プレートの間隔、長さ、表
面反射率の値により、コンピュータモデルを使用して計
算される。ランプの電力とプレートに対する位置とに基
づき、プレートのチャネルの開口部に達する紫外線光の
強さを予測する。好ましくは、ランプ50は、図9に示
すように、プレート42の異なったチャネルの開口部間
でカーブ5に示されるように比較的均一な照射を得られ
るよう位置決めされ、また例えば高反射アルミニウム製
放物線状プレート60のような反射要素が、紫外線光を
プレート42へ反射し照射の均一性を更に高めるため
に、ランプの下流側に配置される。約21.5インチ
(約54.6cm)幅のダクトに2個のランプを配置す
る場合には、前述のモデリングの予測によれば、プレー
ト列よりも6インチ(約15.2cm)下流側に約1
0.5インチ(約26.7cm)間隔で商業的に入手可
能な5.8ワット紫外線ランプを配置することで、最適
な均一性をもつ照射が得られる。
【0033】また、コレクタプレート表面全体の紫外線
光の強さは、紫外線光が拡散されるチャネル開口部につ
いて予測される紫外線光の強さを基にモデリングされ
る。プレート表面の反射率や、光子がチャネルに入って
くる角度に応じて、光子は、チャネルを通過するに従い
多くの鏡面反射を受ける。前述した配置における紫外線
光の強さの分布予測が、図10に2種の表面反射率で示
されており、第1は酸化した状態あるいは汚れた状態を
代表する反射率0.5、第2は滑らかなアルミニウム表
面を代表する反射率0.95である。高い反射率の方で
は、5インチ(12.7cm)の幅において、紫外線光
の強さが、後縁の約4300マイクロワット/平方セン
チから前縁の約1500マイクロワット/平方センチま
でしか低下せず、プレート表面の照度がより均一である
ことが分かる。低い反射率の方では、紫外線光の強度
は、プレートの後縁(紫外線光光源から最も近い端部)
の約4300マイクロワット/平方センチであったが、
後縁からわずか1インチ(約2.5cm)で1000マ
イクロワット/平方センチ未満、更にプレートの前縁で
は100マイクロワット/平方センチ未満となり、5イ
ンチ(12.7cm)の幅において、プレートの照度が
急速に低下していることが分かる。これらのプレート照
度の予測により、プレート全体のバイオエアロゾル殺菌
率が非常に高いものとなることが予想される。低反射率
のプレートでは、ランプに最も近い後縁から離れるに従
い、殺菌率は急激に低下していく。しかし、低反射率の
プレートの低い殺菌率であっても、バイオエアロゾルが
蓄積されないよう、殺菌率がプレート上のバイオエアロ
ゾルの繁殖率を十分に上回らなければならない。尚、図
10において、Rはreflectivity(反射率)の略であ
り、縦軸は光の強さを、横軸はコレクタプレート上にお
ける後縁からの距離を、示している。
【0034】図1及び図2に図示されている実施例に類
似した電気集塵式空気清浄器が、試験用に構成された。
この試験用空気清浄器は、従来技術によるメカニカルフ
ィルタと、各々高さ14インチ(約35.6cm)、深
さ5インチ(12.7cm)である50枚のプレートを
備えた電気集塵セルと、横方向に約12.5インチ(約
31.8cm)間隔で、電気集塵セルを通る幅21.5
インチ(約54.6cm)の空気流路の両側に、プレー
トの後縁から約2インチ(約5.1cm)の位置に配置
されている1対の紫外線光ランプと、を有している。コ
レクタプレートに負荷を与えるため、電気集塵セルに入
り該電気集塵セルを通過する空気流が、クラドスポリウ
ム属の胞子(Cladosporium spores)を入れたほこりと
共に吸入される。この試験の結果により、電気集塵セル
のプレート上に集められた粒子状物質を殺菌するには紫
外線光が有効であるということが証明された。
【0035】紫外線光の強さを上昇させることで、殺菌
率を99%を超えるところまで上げることができる。ま
た、電気集塵セルに対する胞子の露出時間も、紫外線光
が胞子を殺菌する効率に影響を与える。横に離間した2
つの紫外線ランプがコレクタプレート列の下流側端部と
比較的近接して配置されると、この場合は約1.38イ
ンチ(約3.5cm)であるが、紫外線光に15分間露
光した後、コレクタプレート上の生存胞子の平均死滅率
は36%であった。紫外線光に10時間連続露光した後
には、コレクタプレート上の生存胞子の死滅率が平均9
3.4%という結果が得られた。紫外線光への露光をわ
ずか1分とした場合には、コレクタプレート上の生存胞
子の量は、基本的に低下が見られなかった。
【0036】コレクタプレートへ紫外線ランプを近づけ
る度合もまた、コレクタプレート上の粒子状物質の殺菌
における紫外線光の効果を決定する要因である。例え
ば、紫外線ランプを後退させコレクタプレート列の下流
側端部から約24インチ(約61.0cm)の位置に配
置すると、コレクタプレート列の下流側端部により近接
している場合に較べて、コレクタプレート上の生存胞子
の平均死滅率が、15分間露光の条件下で、約36%か
ら約11%に低下した。プレートの高さによって生存胞
子を死滅させる効率に変化は見られなかった。一般的
に、コレクタプレートの上流側は、光源からより離れた
場所であるため、コレクタプレートの下流側に較べて、
胞子の殺菌効率において低い値を示す。また、横方向に
ついては、各プレート位置における胞子の減少レベル
は、紫外線光光源からプレートまでの距離が長くなるに
従い低下する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例に基づき複数の殺菌ラ
ンプを備えた電気空気清浄器を示している部分断面側面
図。
【図2】 図1に図示された空気清浄器の断面平面図。
【図3】 本発明の第2の実施例に基づき1つの殺菌ラ
ンプを備えた電気空気清浄器を示している部分断面側面
図。
【図4】 図3に図示された空気清浄器の断面平面図。
【図5】 隣接したコレクタプレート間での殺菌光の反
射を示している図。
【図6】 図1に図示された本発明による電気空気清浄
器において複数のランプを用いた他の実施例を示してい
る断面平面図。
【図7】 本発明の更に他の実施例に基づき複数の殺菌
ランプを備えた電気空気清浄器を示している部分断面側
面図。
【図8】 図7に図示された電気空気清浄器の断面平面
図。
【図9】 コレクタプレート列の後端の照度を示してい
る図。
【図10】 コレクタプレート表面の反射率の違いによ
る、コレクタプレートの後縁から前縁までの光の強さの
変化を示しているグラフ。
【符号の説明】
10…電気空気清浄器 20…ハウジング 22…空気流入口 24…空気流出口 25…空気流路 27…縦軸 30…前置フィルタ 35…エレメント 42…コレクタプレート 44…周縁壁 46…イオン化ワイヤ 60…反射板 90…後置フィルタ
フロントページの続き (72)発明者 アントニオ リナルディ アメリカ合衆国,コネチカット,ウェザー ズフィールド,コーニッシュ ロード 15 (72)発明者 ロバート ジェイ.ホール アメリカ合衆国,コネチカット,ウエスト ハートフォード,パイン ロード 3 (72)発明者 ローレンス アール.ボーデカー アメリカ合衆国,コネチカット,ウエスト シムズベリー,ビーチ ロード 18

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部を通過する空気流に混入した粒子状
    物質を除去するための空気清浄アッセンブリであって、 空気流入口と空気流出口を有し、縦軸に沿って延びてい
    る空気流路を画成しているハウジングと、 空気流からの粒子状物質を捕集するために空気通路内に
    配置された複数のコレクタプレートを含み、前記コレク
    タプレートが、前記縦軸に実質的に平行に整列してなる
    空気流から粒子状物質を除去するための電気集塵セル
    と、 を有し、 1つ若しくは複数の殺菌ランプが、殺菌光を照射できる
    よう前記電気集塵セルよりも空気流の下流側に配置され
    ており、前記殺菌ランプは、前記コレクタプレートを殺
    菌光で照射するように前記ハウジング内に配置されてお
    り、 1つ若しくは複数の光反射要素が、前記コレクタプレー
    トの列を通過してきた殺菌光の方向を変えて前記コレク
    タプレート上を再照射するように、前記コレクタプレー
    トより空気流の上流側に配置されていることを特徴とす
    る空気清浄アッセンブリ。
  2. 【請求項2】 前記1つ若しくは複数の殺菌ランプから
    照射された光を概ね上流の方向に方向づけして、前記コ
    レクタプレート上をある入射角で照射するように、前記
    1つ若しくは複数の殺菌ランプよりも空気流の下流側
    に、1つ若しくは複数の光反射要素がさらに配置されて
    いることを特徴とする請求項1記載の空気清浄アッセン
    ブリ。
  3. 【請求項3】 前記1つ若しくは複数の殺菌ランプは、
    紫外線光を照射することができ、かつ前記1つ若しくは
    複数の光反射要素は、波長200〜280ナノメートル
    (nm)の光の反射率が高いことを特徴とする請求項1
    または請求項2記載の空気清浄アッセンブリ。
  4. 【請求項4】 前記1つ若しくは複数の上流側の光反射
    要素は、比較的大きな粒子を捕捉するための、アルミニ
    ウム製メッシュエレメントの粒子用前置フィルタよりな
    ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の空気
    清浄アッセンブリ。
  5. 【請求項5】 前記1つ若しくは複数の上流側の光反射
    要素は、各々が前記縦軸に対して鋭角をなすように配置
    され横方向に離間した複数の光反射要素よりなることを
    特徴とする請求項1または請求項2記載の空気清浄アッ
    センブリ。
  6. 【請求項6】 上流側の各光反射要素は、アルミニウム
    製メッシュストリップよりなることを特徴とする請求項
    5記載の空気清浄アッセンブリ。
  7. 【請求項7】 各光反射要素は、光反射材料でコーティ
    ングされたストリップよりなることを特徴とする請求項
    5記載の空気清浄アッセンブリ。
  8. 【請求項8】 前記光反射材料は、光反射テープよりな
    ることを特徴とする請求項7記載の空気清浄アッセンブ
    リ。
  9. 【請求項9】 前記ハウジングは、内部を通る空気流路
    に面した表面を有する1つ若しくは複数の周縁壁を有し
    ており、前記表面は、光反射面よりなることを特徴とす
    る請求項1または請求項2記載の空気清浄アッセンブ
    リ。
  10. 【請求項10】 前記1つ若しくは複数の下流側の光反
    射要素は、前記1つ若しくは複数の殺菌ランプに関連し
    て作用するよう配置され、前記1つ若しくは複数の殺菌
    ランプから照射された光を概ね上流の方向に反射する精
    密なプレートを備えていることを特徴とする請求項2記
    載の空気清浄アッセンブリ。
  11. 【請求項11】 揮発性有機化合物を除去するためのフ
    ィルタが前記ハウジング内に配置されていることを特徴
    とする請求項1または請求項2記載の空気清浄アッセン
    ブリ。
  12. 【請求項12】 前記揮発製有機化合物(VOC)用フ
    ィルタは、紫外線光に反応することにより揮発性有機化
    合物の除去性能を高める光触媒フィルタを備えており、
    前記光触媒フィルタは、前記1つ若しくは複数の殺菌ラ
    ンプより軸方向下流側に配置されていることを特徴とす
    る請求項11記載の空気清浄アッセンブリ。
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