JP2006142262A - フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電力並びに電磁ノイズの低減が可能なフィルタ装置を提供する。
【解決手段】 角筒形状の装置本体１と、例えばガラス繊維からなりシート状に形成され装置本体１の２個の開口を仕切る濾材２と、それぞれ濾材２の折り返しの間隙において装置本体１の互いに対向する内壁の間に渡された複数のセパレータ３ａとを備える。セパレータ３ａには、商用電源から電源線Ｃと制御部４とを介して給電されることにより発熱して濾材２を加熱殺菌する発熱体を設けた。発熱体は、絶縁材料からなる基材中に微細な導電体が分散されてなる。発熱体には一定の電圧をかけ続けるだけで温度が略一定に保たれるから、発熱体としてニクロム線を用いる場合に比べて消費電力並びに電磁ノイズの低減が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気中の塵埃を除去するためのフィルタ装置に関するものである。

従来から、空気を濾材で濾過することによって空気中の塵埃や微生物を捕集して除去するフィルタ装置が提供され、医療施設や食品工場における業務用エアフィルタや、車載用や家庭用のエアコンや空気清浄機に用いられている。

この種のフィルタ装置において、濾材上で細菌が増殖すると、カビ臭さのような悪臭の原因となり、また、濾材の空気が流入する側に付着した細菌が濾材の空気が流出する側まで増殖すると、細菌やカビの胞子が濾材から飛散して２次汚染が発生する可能性がある。特に、食品工場や製薬工場では高性能の濾材（ＨＥＰＡ：High Efficiency Particulate Air filter）が交換されずに３〜４ヶ月連続して使用されることが多いので、濾材に細菌が繁殖しやすい。

そこで、殺菌作用を有する酵素などの殺菌剤を濾材に共有結合やイオン結合によって定着させたものが提供されている。

しかし、一般に殺菌剤は限られた種類の菌にしか効果がなく、殺菌効果は確実ではない。例えば、ペプチドグリカンを溶解する酵素であるリゾチームは、細胞壁の主成分がペプチドグリカンである枯草菌、ルテウス菌、表皮ブドウ球菌、黄色ブドウ球菌、結核菌などのグラム陽性の細菌にしか殺菌効果を有さず、ペプチドグリカンを細胞壁の主成分としないグラム陰性菌やカビ等の真菌やウィルスに対しては有効な殺菌効果を有さない。

また、紫外線を濾材に照射することにより、濾材を殺菌するフィルタ装置も提供されている。紫外線による殺菌であれば、殺菌剤と違い、細菌の種別に関わらず有効な殺菌効果を期待できる。

しかし、紫外線を用いる方法の場合、紫外線を放射するランプが必要となるからフィルタ装置が大型化する上に、濾材の表面付近の紫外線が届く範囲しか殺菌することができない。

一方、濾材を加熱すれば、細菌の種別に関わらず、かつ、濾材の深い位置まで、有効な殺菌効果を得ることができる。濾材を加熱する方法としては、濾材に熱風を通す方法が考えられるが、この方法では、濾材を通過した空気が流出する空間の気温を上昇させやすい上に、熱の利用効率が低いという欠点がある。

そこで、例えばニクロム線やカーボンヒータのように通電されて発熱する発熱体を濾材に近接配置するとともに、発熱体に通電して発熱させ濾材を加熱殺菌することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この構成を採用すれば、濾材を通過した空気が流出する空間の気温の上昇が抑えられ、熱の利用効率が向上する。
実開昭６３−３２６４８号公報

しかし、従来は、濾材や発熱体の温度が上がりすぎることを防ぐために、濾材や発熱体の温度を検出する熱電対のような温度センサを設け、この温度センサの出力に応じて発熱体への通電をオンオフしたり発熱体に加える電圧や流す電流を変化させて発熱体の発熱量を制御する必要があった。したがって、オンオフ制御や通電量の変更に伴って電磁ノイズが発生する上に、消費電力の無駄が多かった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、消費電力並びに電磁ノイズの低減が可能なフィルタ装置を提供することにある。

請求項１の発明は、筒状に形成され空気が通過する装置本体と、装置本体に保持され装置本体を通過する空気を濾過する濾材と、濾材に近接配置され通電されて発熱し濾材を加熱殺菌する発熱体とを備えるフィルタ装置において、発熱体が、絶縁材料からなる基材中に微細な導電体が分散されてなり自己温度制御機能を有することを特徴とする。

この発明によれば、発熱体に一定の電圧を加え続けるだけで温度が略一定に制御され、通電のオンオフ制御や通電量の変更を行う必要がないから、発熱体としてニクロム線やカーボンヒータを用いる場合に比べ、消費電力並びに電磁ノイズの低減が可能となる。また、通電のオンオフ制御や通電量の変更を行う場合と異なり、制御の遅れによる過剰な温度上昇のおそれがないことにより、温度上昇をより速めることができるから、殺菌に必要な時間を短縮することができる。さらに、濾材や発熱体の温度を検出するための温度センサが不要となる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、濾材は波板形状であって、濾材の互いに対向する面の間に配置され濾材同士の接触を防止するセパレータを備え、発熱体をセパレータに設けたことを特徴とする。

この発明によれば、セパレータを有する従来のフィルタ装置の構造をそのまま採用することができる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、発熱体を濾材に設けたことを特徴とする。

この発明によれば、発熱体を濾材から離す場合に比べ、濾材を効率よく加熱することができる。また、セパレータを有さないフィルタ装置に対しても適用することができる。

本発明は、濾材に近接配置され通電されて発熱し濾材を加熱殺菌する発熱体が、絶縁材料からなる基材中に微細な導電体が分散されてなり自己温度制御機能を有するので、発熱体に一定の電圧を加え続けるだけで温度が略一定に制御され、通電のオンオフ制御や通電量の変更を行う必要がないから、発熱体としてニクロム線やカーボンヒータを用いる場合に比べ、消費電力並びに電磁ノイズの低減が可能となる。また、通電のオンオフ制御や通電量の変更を行う場合と異なり、制御の遅れによる過剰な温度上昇のおそれがないことにより、温度上昇をより速めることができるから、殺菌に必要な時間を短縮することができる。さらに、濾材や発熱体の温度を検出するための温度センサが不要となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態は、図１及び図２に示すように、角筒形状の装置本体１と、例えばガラス繊維からなりシート状に形成され装置本体１の２個の開口を仕切る濾材２と、装置本体１の開口面に沿った方向に並べられそれぞれ装置本体１の互いに対向する内壁の間に渡された複数のセパレータ３ａ，３ｂとを備える。

濾材２は、図２（ｂ）及び図３に示すように、セパレータ３ａ，３ｂにより、装置本体１の開口方向に交差する方向から見て波形となる波板形状に保持され、濾材２同士の接触は、濾材２の互いに対向する面の間に位置するセパレータ３ａ，３ｂによって防止されている。装置本体１の開口のうち、一方（例えば図１における上側）の開口は空気が流入する流入口となり、他方の開口が空気が流出する流出口となっている。各セパレータ３ａ，３ｂはそれぞれ装置本体１の開口方向（図１の上下方向）から見て波形となる波板形状に形成されている。

図２（ｂ）に矢印で示すように装置本体１を通過する空気は濾材２によって濾過され、空気に含まれる塵埃や微生物は濾材２に捕集される。濾材２は、中性能（ＭＥＰＡ：Medium Efficiency Particulate Air filter）、高性能（ＨＥＰＡ：High Efficiency Particulate Air filter）、超高性能（ＵＬＰＡ：Ultra Low Penetration Air filter）などのフィルタメディアのうちから、用途に応じて選択する。

セパレータ３ａ，３ｂのうち、濾材２に対して流入口側に位置するセパレータ３ａ上には、絶縁材料からなる基材中に微細な導電体が分散されてなる発熱体（図示せず）を配置してある。ここで、絶縁材料としては、例えば、フッ素樹脂，シリコン樹脂，ポリイミド樹脂などの合成樹脂のポリマーを用いることができ、微細な導電体としては例えばカーボンの粒子を用いることができる。

上記のように構成された発熱体では、所定の温度よりも低い温度では導電体が鎖状に連なっており電気抵抗が低いが、所定の温度に達すると、基材を構成するポリマーの結晶部分の溶融や基材の熱膨張といった要因によって導電体の連鎖が分断され、急激に電気抵抗が上昇する。その後、温度が上記所定の温度に対して低くなると再び導電体が連なることにより電気抵抗が低下する。このように、ある程度温度が高くなったとき急激に電気抵抗が上昇する特性はＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient：正温度係数）特性と呼ばれる。そして、ＰＴＣ特性を有する発熱体は、一定の電圧が加わって通電された場合、温度が上記所定の温度に対して低いときには電流が流れて発熱し、温度が上記所定の温度まで上昇すると電流が減少して発熱量が低下することにより、結果として温度が上記所定の温度程度に保たれるという自己温度制御機能を有する。

発熱体をセパレータ３ａ上に設ける方法としては、塗料にカーボンの粒子を混入した導電塗料からなる発熱体をセパレータ３ａに塗布又はコーティングする方法や、シート状に形成された発熱体をセパレータ３ａに貼着する方法を用いることができる。

また、電源線Ｃを介して商用電源から電源を供給され発熱体に通電して発熱させ濾材２を加熱殺菌する制御部４を備える。なお、制御部４は周知の技術で実現可能であるので、具体的な説明は省略する。さらに、制御部４に殺菌を開始させるための殺菌スイッチ（図示せず）を設けてある。

制御部４は、殺菌スイッチが操作されたときから所定時間にわたり、一定の電圧を発熱体に加えて発熱体を発熱させる。具体的には例えば、濾材２の温度を１６０〜１７０℃に２時間、又は、１８０〜１９０℃に３０分保つ。殺菌スイッチを操作するタイミングは、例えば、本実施形態を手術室に用いる場合には手術前と手術後とである。

または、殺菌スイッチを設ける代わりに、制御部４が所定のタイミングで自動的に殺菌を行うようにしてもよい。この場合、制御部４が殺菌を行うタイミングは、装置本体１中を空気が流れないタイミングであることが、装置本体１の流出口側の気温の上昇を防ぐためには望ましい。例えば、本実施形態を空調装置に用いる場合、空調の停止後に制御部４が自動的に殺菌を行うようにする。

上記構成によれば、発熱体が自己温度制御機能を有するから、オンオフ制御や通電量の変更の必要がなく、発熱体の温度を検知する温度センサも不要となる。したがって、オンオフ制御や通電量の変更によるロスがないから、消費電力の低減が可能となる。また、オンオフ制御や通電量の変更に伴う電磁ノイズが発生しないから、電子部品の製造工場や医療施設での使用に適する。さらに、オンオフ制御や通電量の変更によって発熱体の温度を制御する場合と異なり、制御の遅れによる過剰な温度上昇のおそれがないから、温度上昇をより速め、殺菌に必要な時間を短縮することができる。また、濾材２を加熱殺菌することにより、殺菌剤や紫外線を用いる場合に比べて確実な殺菌効果を有する。同時に、菌に由来するカビ臭さなどの悪臭を防止することもできる。

なお、例えば微細な導電体を含む合成樹脂でセパレータ３ａを構成し、セパレータ３ａ自体を発熱体としてもよい。また、発熱体を流出口側のセパレータ３ｂに設けてもよい。

または、発熱体をセパレータ３ａではなく濾材２に設けてもよい。例えば、発熱体を濾材２に塗布又はコーティング又は貼着することにより、図４に示すように、波板形状の濾材２上に、それぞれ濾材２の稜線方向に直交する方向（図４の左右方向）に長い帯状に形成された２本の発熱体５を濾材２の稜線方向に並べて設ける。この構成を採用すれば、発熱体５をセパレータ３ａ，３ｂに設ける場合に比べて濾材２を効率よく加熱することができる。また、この場合、セパレータ３ａ，３ｂを設けないいわゆるプリーツタイプの構造を採用することができる。

さらに、紫外線を濾材２上に照射するランプを追加したり、濾材２に殺菌剤を保持させるなど、殺菌のための手段を追加すれば、より確実な殺菌効果が期待できる。

本発明の実施形態を示す斜視図である。 同上を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図である。 同上を示す、装置本体を省略した斜視図である。 同上の別の形態を示す、装置本体を省略した斜視図である。

符号の説明

１ 装置本体
２ 濾材
３ａ，３ｂ セパレータ
５ 発熱体

Claims (3)

1. 筒状に形成され空気が通過する装置本体と、装置本体に保持され装置本体を通過する空気を濾過する濾材と、濾材に近接配置され通電されて発熱し濾材を加熱殺菌する発熱体とを備えるフィルタ装置において、発熱体が、絶縁材料からなる基材中に微細な導電体が分散されてなり自己温度制御機能を有することを特徴とするフィルタ装置。
2. 濾材は波板形状であって、濾材の互いに対向する面の間に配置され濾材同士の接触を防止するセパレータを備え、発熱体をセパレータに設けたことを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。
3. 発熱体を濾材に設けたことを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。

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