JP2004144003A

JP2004144003A - 扇風機用集塵フィルタ

Info

Publication number: JP2004144003A
Application number: JP2002309423A
Authority: JP
Inventors: Akira Yokoi; 横井　昭
Original assignee: YOKOI SADA KK
Current assignee: YOKOI SADA KK
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: JP3789418B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、送風面の風圧の強弱を利用して効率のよい集塵を行なう集塵フィルタ、ならびにその集塵フィルタを用いた集塵方法を提供する。
【解決手段】中心に捕集部４を設け、その周囲を透過部３としたフィルタを扇風機９の前面に取り付け、捕集部４の透過流速が１０ｃｍ／ｓ程度となるように扇風機９の風力を選択して、所定時間動作させ集塵を行なう。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は扇風機の前面に装着して浮遊粉塵であるハウスダスト、スギ花粉等を除去する扇風機用集塵フィルタに関し、例えば室内での使用を目的とする。
【０００２】
【従来の技術】
さまざまなアレルゲンとなるハウスダストの除去は、呼吸器疾患を抱えた人間のみならず、健康な人間にとっても大きな問題となっている。それに対し、電磁気的に集塵する空気清浄機なども多く流通しているが、天井近くまで舞い上がってしまったものなどを捕らえるには効果が低いなど効率的な問題がある。そこで、扇風機を用いて部屋の空気を対流させるとともに、その扇風機の前面または背面にフィルタを装着して、空気中に浮遊するハウスダスト・スギ花粉などの浮遊塵を捕らえ、併せて清浄化された空気を送風する提案がなされている。例えば参考公報には、消臭抗菌フィルターを扇風機の送風側に固定的に設けたベースに装着してなる空気清浄装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１７３４３２号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、扇風機の吸気側である背面側に装着するものは、塵を吸引して捕集することより、羽根に塵等が付着することや送風中に塵が含まれないようにすることが主目的であり、塵捕集による空気清浄効果は期待できない。一方、前面側に装着したものは送風を受けてその空気中に浮遊する塵埃をフィルタ面に吹き付けて捕集するが、扇風機の起風力はかなり大きいので捕集対象である塵埃が吹き抜けやすい。逆にこれを防ぐためにフィルタの目を密にすると、送風する空気量に比べてフィルタを抜ける空気量が小さいため送風した空気は逃げ場を求めて羽根の縁部の外側から後方へ逆流し、さらにはその逆流した空気を再度前方へ送風することを繰り返して換気効率が低下してしまう惧れがある。また、モータに対して負荷も無視できない。
【０００５】
本発明の目的は、送風をフィルタ後方へ吹き抜けさせて羽根付近で空気を滞留させることなく順次空気清浄を行ない、かつ送風中に浮遊する塵埃を吹き抜けさせずに効率よく捕集する集塵フィルタを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段と作用及び効果】
上記の課題を解決するために、本発明の扇風機用集塵フィルタは、扇風機回転羽根を被う安全ガードに、その前面から装着する開口部を備えた袋状をなし、その袋状の開口部が前記安全ガードに対し安全ガードの後方を開放する状態で装着されて保持され、かつ扇風機の回転羽根の回転による前方への送風作用による風を受ける袋状本体部分は、風圧を受けて袋状の本体部を風下側へ膨出させ、その状態で空気中の塵埃を捕獲しつつ、送風される空気を通過させることを特徴とする。
【０００７】
フィルタ面を空気が通過する時において、流出速度が高ければ塵埃の捕集効果が低くなる。そこで流出速度を低くするには、扇風機の起風力を下げることが考えられるが、扇風機の本来的な目的からその起風力の設定が後述するように、塵埃の捕集に対して十分に低く設定されているとは言い難い。フィルタ面を空気が通過する現象は、扇風機の送風によって高められたフィルタ内気圧と大気圧との差より生じるので、起風力を下げずにフィルタ通過速度を所望の値にしてやるために、そのフィルタ面から流出する風速は単位時間あたりに流出する空気の量によって決まる点に着目し、フィルタの内側表面積を大にすることで、送風した空気に等しい量の空気を塵埃の捕集に適した所望の通過速度で通過させ捕集を高効率化することができる。また、送風された空気とほぼ同量の空気が通過していくため、フィルタ内の過剰な空気が、逃げ場を求めて羽根の縁部の外側から後方へ逆流することも防止できる。さらに、フィルタが起風面に十分に近ければその起風面の面速、風圧をそのまま受けるが、扇風機の起風面には部位により強弱があり、フィルタの各部位を、その風圧の強弱に対応した密度や材質にて形成しなければならない。しかし、袋状にして起風面から十分な距離をとることで、面全体に均一な気圧がかかることになり、フィルタを一様に形成することができる。また、袋状でフレキシブルであるため、不使用時に小さくなりスペースをとらない効果がある。
【０００８】
ダストを捕集するフィルタにおいては、吹き付け、吹き抜ける風の透過流速の大きさが捕集効率に影響を及ぼす。使用するフィルタ材によって多少の差異はあるものの、後述の実験に示すように、吹き抜け後の透過流速が高くないほうが望ましい。本発明を適用する対象として市販の扇風機に装着する場合を想定し、フィルタを通過する際の風速の低下ならびに種々の風速における捕集効率について実験し、以下の表１及び表２に示すような結果を得た。なお、フィルタ材の不織布としてはＥＷＥ−５０（帯電処理をした５０ｇ／ｍ^２の不織布フィルタ）を使用した。
【０００９】
（実験１）
使用した扇風機は強・中・弱の三段階にて風力調整するタイプのもので、これに対し、図３に示すような装置を用いてファンの回転軸線の前方、言い換えれば送風面の中心部と、風圧が最大となる送風面の縁部（最大部）とについて、フィルタ通過後の速度を測定した。また、フィルタは扇風機枠を底面とする円筒形で、送風を受けると、底面がファンの前端面から風下側へ４０ｃｍの位置で略平らになるように形成されたものを使用した。流速の測定にはアネモマスタを使用し、回転羽根をフィルタ底面に投影した場合の回転軸の位置（中心部）と回転羽根の上端位置（縁部（最大部））に、フィルタ面の直後に設置して、通過直後の風速を測定した。
【００１０】
その結果、流速は、フィルタを装着した場合、「強」の時の最大部であってもほぼ０．５ｍ／ｓにまで減衰され、「弱」の時の中心部では、０．１２ｍ／ｓに減衰された。
【００１１】
【表１】

【００１２】
そこで、上記の実験で用いたフィルタについて、フィルタの通過流速として検出された１０〜５０ｃｍ／ｓの通過流速のそれぞれにおける粒径の異なるダストに対する捕集効率について測定した。測定は、フィルタを装着した扇風機の後方から各粒径のダストを投入し、２０分間駆動して行なった。結果を表２に示す。
【００１３】
【表２】

【００１４】
表２に示すように、流速が０．２ｍ／ｓ以下の場合において良好な結果が得られ、特に０．１ｍ／ｓのとき良好であった。つまり、扇風機の送風時に、フィルタ面を通過した後の風の流速が１０ｃｍ／ｓ以上２０ｃｍ／ｓ以下となっているのが望ましい。なお、市販の扇風機においては、フィルタ通過速度が０．１ｍ／ｓ以下となるような弱風の設定は扇風機本来の目的からなされておらず、また仮にそのような設定があったとしても、送風量が少なすぎてかえって捕集効率が低くなってしまうので割愛してある。
【００１５】
また、この実験は０．１〜０．５μｍ程度のダストを対象にした捕集効率を測定するものであるが、本実験に用いたフィルタを約３０μｍ程度のスギ花粉に適用した場合、通過風速１０ｃｍ／ｓでは約９０％の捕集効率を示すことがわかっており、家庭内で使用した場合、これも有用な付加効果であるといえる。
【００１６】
また、これを踏まえて再度表１を見ると、「弱」の設定のときに望ましい通過流速を得ていることがわかる。また同時に、「中」以上の設定では部位によって通過流速に差が見られ、すなわちフィルタ面の各領域に均一に内圧がかかっていないことが判る。つまり、扇風機に装着したとき、該扇風機の送風羽根の前端面よりも風下側となる部分のフィルタ内面の表面積が４，０００ｃｍ^２以上５，０００ｃｍ^２以下となっていれば、「弱」の設定にて使用すれば、フィルタ全体に均一に内圧がかかるため均一な通過速度を得ることができ、かつその通過速度は塵埃の捕集に適したものとなる。
【００１７】
もちろん、フィルタ内表面積を大きくすれば、「中」ないし「強」でもフィルタ全体に均一な内圧がかかるようにでき、またフィルタ通過速度が塵埃の捕集に適したものとすることもできる。具体的には、「中」の場合はおおよそ、６，０００ｃｍ^２以上９，０００ｃｍ^２以下、「強」の場合は、８，０００ｃｍ^２以上１０，０００ｃｍ^２以下となっていればよい。なお、フィルタ内表面積を大きくするには、袋の内容積を大きくする以外に、フィルタ面を蛇腹形状などにすることでも可能である。
【００１８】
フィルタ形状は、上記の実験では受風すると円柱状になるものを用いたが、胴部を略円筒形に形成し、一方に略半球形に底部を形成し、他方を開口端とした弾頭型に形成すれば、フィルタ内の圧力中心から遠く、また空気が流れにくい「隅，角」になる部位が形成されないため、全体の内圧に偏りが生じにくくなる。また、開口端には扇風機への装着部を形成すれば、装着のための部材を別途用意する必要がない。フィルタ形状は上記と同様の効果を生ずる形状であれば、弾頭型のみならずどのようなものでもよく、例えば球形や紡錘形に膨出するものでももちろん採用可能である。
【００１９】
さらに、フィルタは抗菌処理フィルタを用いたり、帯電フィルタを用いて微細な粉塵を吸着することもできる。これらは、周知の抗菌繊維、帯電繊維を用いて形成すればよい。また、フィルタ全体をこれらの繊維で形成しても、一部に用いてもよい。
フィルタの通過速度は内圧によるためどの部位でも均一になるように形成してあるが、捕集対象となる塵埃は、空気の流動に流されるとはいっても風下方向への慣性を与えられており、多くがフィルタ底面にて捕集されることが予想できる。例えば、フィルタを弾頭型に形成する場合、縫製の都合上、胴部（円筒面）と底部の一部を一体に形成し、ドーム状に別途形成した底面部材の周縁と縫合する構成をとる場合がある。こうした場合に、その底面部材に上記の抗菌繊維、帯電繊維を底面に用いることも考えられる。この場合、略半球状の中央部に形成された底面部材に向けてフィルタ内面を塵埃が転動し底面部材にて捕集されるため、帯電繊維等を一部に用いるだけでも、捕集効率が向上する。また、羽根の先端のねじれを小さく、羽根数を多くしたタイプの扇風機に使用する場合は、中心部と縁部との起風力の違いが小さいため、起風面全体で比較的均一に起風されるため、空気がまっすぐ流れやすく、その結果空気に乗っている塵埃も同様に流れやすいため、上記の捕集効果がより顕著に現われる場合がある。
【００２０】
【本発明の実施の形態】
以下、本発明の扇風機用集塵フィルタを扇風機に適用した実施形態を、図面に基いて説明する。
図１は本発明の一実施例としての、扇風機用集塵フィルタ１の正面図ならびに斜視図である。扇風機用集塵フィルタ１は、同一の不織布にてなる円筒状の胴部部材２と周縁が胴部部材２の開口面積より小さく形成された底部部材４から構成され全体で弾頭型の袋状に形成されている。胴部部材２は、扇風機への装着側は開口して、その周縁部には図示しない装着用ゴム部材を内蔵した装着部５が形成されている。また胴部部材２は円筒状の側面を構成すると共に、その他端をすぼめる形で底部部材４の周縁と縫合されて底面の一部を構成する。底部部材４は底の中心部分に位置し、円形状に、その直径が前記胴部部材２の円筒直径の１／３程度にして、帯電・抗菌繊維を用いて形成されている。
フィルタ１を扇風機９に装着する場合は、その扇風機９の前面側から覆いかぶせ、カバー１０の縁部を越えて裏面側に至り、送風時にも離脱しないように装着部５にてカバー１０に装着されている（図２参照）。なお、装着はカバーの縁部に近い部位に留まり、扇風機の背後の吸気領域１１を著しく狭めることはない。
また、扇風機９の縁部を覆うことで風が縁部から抜けることを防止している。
【００２１】
フィルタ１をカバー１０に装着し、図示しない扇風機の起動・風力選択スイッチを操作して送風を開始する。風力の選択は、フィルタ通過速度Ｖが塵埃の捕集に適した１０ｃｍ／ｓに近くなるような強度を選択する。例えば、本例のフィルタに対しては「弱」を選択するものとする。送風が開始されると、図２に示すようにフィルタは風下側へ膨出する。起風面での風の流速は縁部で大きく（Ｖ２）中心付近では小さい（Ｖ１）が、フィルタ容積及び内表面積が十分に大きいため、フィルタ面の各部位にかかる気圧は一様となり、かつ起風面全体で送り出される空気の総量と、フィルタ全体から排出される空気の量とが等しいため、フィルタのどの部位を通過する空気のフィルタ通過速度Ｖも均一で、かつ塵埃の捕集に適したと速度（１０ｃｍ／ｓ）を示す。
【００２２】
上記のような状態で扇風機の駆動を続けた場合、前記したように表２に示すような効率にて集塵が行なわれ、例えば、一般的な八畳間にて使用すれば、約１５分の駆動で９０％のダストを捕集除去することができる計算となる。
【００２３】
また、本例では集塵対象を特に０．５〜１μｍ程度のハウスダストとしており、より細かい煙草の煙などを対象とする場合、微細粒子の捕獲効果の高い帯電繊維にてフィルタ全体を形成したり、あるいはより圧力損失が高くなりにくい目の細かいフィルタ材を用いて構成すればよい。また、より大きな部屋、事業所等で使用する場合は、フィルタ容積・内表面積の大きなものを用い、送風強度を「中」・「強」にして使用すればよい。いずれにせよ、使用したフィルタにおいてフィルタ通過速度Ｖが最適速度（１０ｃｍ／ｓ）前後を示すように、フィルタ内面積と扇風機９の起風力とを調整して使用すれば、本発明のフィルタによって高い塵埃捕集効果を得ることができる。尚、扇風機はモータで動く為、日本国内の地域周波数によって差が生じ、このため集塵効果にも多少の差が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の集塵フィルタの正面図及び斜視図。
【図２】集塵フィルタを扇風機に装着し、集塵を行なう様子を説明する図。
【図３】表１〜３に結果を示す実験装置の状態を示す図。
【符号の説明】
１　集塵フィルタ
２　胴部部材
４　底部部材
９　扇風機
Ｖ　フィルタ通過流速

Claims

扇風機回転羽根を被う安全ガードに、その前面から装着する開口部を備えた袋状をなし、その袋状の開口部が前記安全ガードに対し安全ガードの後方を開放する状態で装着されて保持され、かつ扇風機の回転羽根の回転による前方への送風作用による風を受ける袋状本体部分は、風圧を受けて袋状の本体部を風下側へ膨出させ、その状態で空気中の塵埃を捕獲しつつ、前記送風される空気を通過させることを特徴とする扇風機用集塵フィルタ。
前記扇風機の送風時に、フィルタ面を通過した後の風の流速を１０ｃｍ／ｓ以上２０ｃｍ／ｓ以下とする請求項１記載の扇風機用集塵フィルタ。
前記扇風機に装着したとき、該扇風機の送風羽根の前端面よりも風下側となる部分のフィルタ内面の表面積が４，０００ｃｍ^２（０．４ｍ^２）以上となる請求項１または２記載の扇風機用集塵フィルタ。
胴部を略円筒形に形成し、一方に略半球形に底部を形成し、他方をを開口端とし、該開口端には前記扇風機への装着部を形成した請求項１ないし３のいずれか一項に記載の扇風機用集塵フィルタ。