JP2011098074A - 空気清浄機及び静電霧化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空気清浄機本体1に設けた第1の吸込口5から吸引し、フィルター群8を経由して浄化した空気流を空気清浄機本体の第1の吸込口とは他面に設けた第1の吐出口14から排出させる第1の送風部6を空気清浄機本体内に備え、空気清浄機本体に形成された霧製造室17に設けた第2の吸込口7から吸引し、一部の空気流が霧製造室内に配設された静電霧化装置19を経由し、残りの空気流が静電霧化装置周辺を通過して再び合流した空気流と、静電霧化装置内で生成され、静電霧化装置周辺を通過した空気流により誘引された静電ミストとを霧製造室に設けた第2の吐出口22から排出させる第2の送風部21を霧製造室内に備えて構成される。
【選択図】図1
Description
図1は本発明の実施の形態1に係る空気清浄機の正面図、図2は同空気清浄機の側面図、図3は同空気清浄機の中央部断面図、図4は図3のIV−IV 線断面図、図5は図3のV−V線断面図、図6は同空気清浄機の静電霧化室の断面図、図7は図6のVII−VII 線断面図である。
図1及び図2に示すように、本発明の実施の形態1の空気清浄機は、空気清浄機本体1の主要部品を覆う本体ケース3の正面に開閉もしくは着脱自在な前扉2が装着されている。空気清浄機本体1の上部に使用者が操作する電源入り切り切替や、風量調節等の操作を行う為の操作手段が集結する操作部ボックス4が配置されている。
第1の吸込口5と第1の吐出口14を連結する空間内に気流Aや気流Bを生み出すためのファン6aとモータ6bとからなる第1の送風部6が配置されている。
操作部ボックス4に配置された操作手段(操作手段についての部品構成説明は省く)や遠隔操作リモコン(リモコンについての説明を省く)等により、第1の送風部6のモータ6bに連結されたファン6aの回転数を制御し、風量や風速を任意に制御することができ、空気清浄能力を時と場合によって使用者が選択することができる。
第1の送風部6のファン6aにより作り出された吸引気流はフィルター群8によって濾過された後に、第1の開口9を経由しファン6aを通過してファン下流風路10へ流れる気流Aと、それとは別に第2の開口11を経由し水に一部浸され湿った加湿フィルター12を設けた部屋を通過してファン上流風路18を通り、第3の開口13より進入し、ファン6aを通過してファン下流風路10へ流れる気流Bが合流し、第1の吐出口14から濾過された気流として排出される。
また、加湿機能を付加した空気清浄機の場合、給水タンク15が前扉2内に設置され、給水タンク15の下部に給水タンク15より給水された水を溜めておくための水受け皿16と、その水に一部浸るように配置された加湿フィルター12が気流Bに触れるように設けられている。
空気清浄機本体1の上方には、前記気流A、気流Bが触れることのない霧製造室17が、ファン下流風路10と壁を隔てて併設されている。その霧製造室17内には静電霧化装置19が配設され、その静電霧化装置19の放熱板20はファン下流風路10内に晒され、放熱板20以外の部材は気流A、気流Bに触れないように設けられている。
図5は、気流A又は気流Bもしくはその両方がガイド壁23により方向付けされ、放熱板20がそれら気流の一部に晒されている状態を示している。
第2の送風部21から排出される他の気流Fは、静電霧化装置19の外部を沿うように流れ、第2の吐出口22より排出され、前記気流A、気流Bが形成する集塵のための空気清浄メイン気流とは別に独立した気流を生成する。なお、第2の吐出口22の開口面積は第1の吐出口の開口面積よりも小さい。
その水製造室40内に、吸熱板24が放熱板20とでペルチェモジュール37を挟持するように設けられ、放熱板20のみが外部に突き出すように配置され、その他の部材は放熱板20と隔てるように水製造室40内に配置されている。
その水製造室40は入口25と出口26を有し、入口25と出口26の間に吸熱板24が配置されている。第2の送風部21によって生成される気流Eは入口25より浸入し、吸熱板24の周囲を通り出口26より排出される。
また、ペルチェモジュール37は熱交換器の役割として、吸熱板24から熱エネルギーを奪い、放熱板20へ熱エネルギーを移動する。これにより、吸熱板24の温度が下がり、周囲を流れる気流Eが冷却され、吸熱板24の表面上に結露を生じる。また、放熱板20の熱は気流A、気流Bによって奪われ冷却される。
これら複数の穴36の下部には、これら複数の穴36を塞ぐように水搬送部28が当接し、気流Eが通り抜けない構造をしている。
これら複数の穴36の口径は、結露水発生時は表面張力により常に水で塞がれ、第2の送風部21からの気流Eが水搬送部28に接触しないサイズとしている。
また、結露水が作られている時は結露水が複数の穴36に浸入し、穴36内部を満たすので、気流Eが水搬送部28に触れることはなく、水搬送部28が乾燥することはない。また、穴36を塞ぐように水搬送部28が当接していることで、結露水全てが水搬送部28に供給されて無駄が無い。
静電ミストの発生メカニズムは上記特許文献4である特開2009−90280号公報に記載されているように、放電電極29に保持していた水が帯電し、帯電した水にクーロン力が働き、水の液面が局所的に円錐形状に盛り上がりテイラーコーンが形成され、このテイラーコーンの電荷が集中して電荷の密度が高密度になり、テイラーコーンの先端部分の水が大きなエネルギーを受けて表面張力を超えてはじけるようにして水が分裂、飛散(レイリー分裂)を繰り返して静電霧化を行い、ナノメーターサイズの静電ミストが発生するものである。
霧製造室17内の第2の送風部21は第1の送風部6より小型のファンとモータを使用することで、風量は空気清浄のメイン気流となる気流A及び気流Bよりも小風量となり、静電ミストが広範囲に散り撒かれることはなく、静電ミストが短時間の内に極端に希薄状態になることはなく、ナノメーターサイズの静電ミストが人の肌や毛髪の保湿量を保つのに効果を上げる。なお、ナノメーターサイズの静電ミストの保湿効果については、上記特許文献4である特開2009−90280号公報に記載がある。
また、前記ペルチェモジュール37の熱交換技術を応用して静電ミストの元といえる水を空気中から生成供給するので、使用者が水を補給する必要は無く、またその水を溜めておくのではないので腐食する恐れもない。
また、気流A、気流Bは集塵や脱臭をする本来の空気清浄機のメイン機能に拘わるものなので、使用者が自由に風量、風速調整を行う場合が多く、吸熱板24への空気の供給量の調整が独立していないので困難である。
また、霧製造室17は大きく開口した第1の吐出口14と連通する空間ではなく別室なので、使用していない時に第1の吐出口14から埃が浸入しても、電極等を汚したり、結露水を生成する吸熱板24に蓄積することもなく故障の心配や、性能を落とすこともなく、また清潔に使用することができる。
図8は本発明の実施の形態2に係る空気洗浄機の静電霧化室の断面図、図9は同空気清浄機の静電霧化室の第1の変型例の断面図、図10は同空気清浄機の静電霧化室の第2の変型例の断面図である。
この実施の形態2は、図8に示すように、実施の形態1の静電霧化装置19に水製造室40と水搬送部28と放電室41とは隔離された誘引風路42を設けたものである。
その誘引風路42は一方の端部に第2の入口38を有し、他方の端部に前記通路33に連通する第2の出口39を有する構成としている。
この誘引風路42はその第2の入口38から気流Fの一部もしくは全部を取り込み、その全てを第2の出口39から通路33に流し込み、第5の開口32より放出させることで、通路33内に充満していた静電ミストを全て第5の開口32より放出させたり、放電室41に充満していた静電ミストを誘引して第5の開口32より放出させる等して、実施の形態1よりも効率良く、濃度も濃い状態で静電ミストを第2の吐出口22から放出させることができる。
このように、静電霧化装置19の水搬送部28の下部に、誘導風路42に連通する複数の小さな第2の穴43を設け、その第2の穴43の上に多孔質体44を配置することにより、気温と湿度の関係で季節や、部屋の状態により結露水の量が多く、水搬送部28の水搬送能力や、吸収力を超えてしまった場合、水搬送部28の下部に結露水が溢れ落ち、多孔質体44を濡らし、含水量が飽和状態となると第2の穴43より誘導風路42に結露水が浸入し、浸入した結露水は常温である前記気流Fに晒され、気化してしまうので余分な結露水の処理が可能となる。
このように、静電霧化装置19の水搬送部28の下部誘引風路42と連通するように開放し、気流Fに水搬送部28の下部を晒すようにしたことにより、気温と湿度の関係で季節や、部屋の状態により結露水の量が多く水搬送部28の水搬送能力や、吸収力を超えてしまった場合、水搬送部28の下部に結露水が溢れ落ち、誘引風路42内で気流Fに晒され、気化してしまうので余分な結露水の処理が可能となる。
また、水搬送部28の下部に直接気流Fが当たるので、結露水のある程度の量までは溢れ落ちる前に気化させることができる。
この実施の形態3は、霧製造室17内における第2の送風部21への電流供給と、ペルチェモジュール37への電流供給と、放電電極29及び対向電極30への電流供給とをそれぞれ分離独立し、放電電極29及び対向電極30への電流供給や、ペルチェモジュール37への電流供給が停止しても第2の送風部21への電流供給は行い、第2の送風部21を可動できるようにしたものである。
これにより、ペルチェモジュール37と、放電電極29及び対向電極30への電流供給を停止した場合に、吸熱板24と水搬送部28に溜まった水をそのまま放置することなく、可動する第2の送風部21が作り出す気流によって乾燥させることができ、常に清潔を保つことができる。
また、放電電極29へ必要量の水が搬送されるまでは、放電電極29及び対向電極30への電流供給を停止し、乾燥状態で高電圧を印加しオゾン等が発生するのを防止することもできる。
この実施の形態4は、霧製造室17内における第2の送風部21への電流供給、ペルチェモジュール37への電流供給並びに放電電極29及び対向電極30への電流供給を、第1の送風部6への電流供給とを分離独立し、第1の送風部6による空気清浄メイン気流による空気清浄をしていない場合に、第2の送風部21、ペルチェモジュール37並びに放電電極29及び対向電極30へ電流供給し、空気清浄メイン気流による空気清浄と独立して静電ミストの放出ができる。これにより、空気清浄はせずに肌や毛髪の保水を目的としただけでも使用でき、消費電力を抑えたり、騒音も少なくすることができる。
図11は本発明の実施の形態5に係る空気洗浄機の図4と同様な断面図である。
この実施の形態5は、図11に示すように、実施の形態1の静電霧化装置19を第2の開口32側が下がるように傾斜させて霧製造室17内に設置したものである。
これにより、静電霧化装置19に内蔵する全ての部材が霧製造室17に対して傾斜した状態になり、吸熱板24の上面45や底面46の結露水は傾斜の低い方向へ流れ、小さな粒だった結露水が合わさり大きな粒と凝集して成り、放電電極29に近い側のガイド部27から、放電電極29に近い側の水搬送部28へと流れ落ち、最短距離を短時間で放電電極29に水を搬送する。
従って、結露水の量が少ない状況下では結露水がガイド部27へ落ちるのに時間がかかったり、水搬送部28で水の移動に時間がかかったり、またそれにより乾燥してしまったりという問題を解決することができる。
これにより、静電霧化装置19自体を霧製造室17内に傾斜して設置しなくても、静電霧化装置19自体を霧製造室17内に傾斜したのと同様に、吸熱板24の上面45や底面46の結露水が、傾斜の低い放電電極側へ凝集し大きな水の粒を作り、放電電極29に近い側のガイド部27から、放電電極29に近い側の水搬送部28へと流れ落ち、最短距離を短時間で放電電極29に水を搬送するので同じ効果となる。
この実施の形態6は、霧製造室17内における第2の送風部21の回転数もしくは電流値を上げるのと連動して、ペルチェモジュール37へ供給する電流値を上げる制御を施した。
これにより、第2の送風部21が作り出す気流EFの風量が増えると、それと連動してペルチェモジュール37の電流値が上がり、放熱板20と吸熱板24との間の熱交換効率が上昇し、吸熱板24の温度がより下がり、また吸熱板24を通過する湿った空気が多く通過し、結露する水の量を増加させる。
また、気流Fの風量も増し、気流Eと気流Fの合流した気流は、より空気清浄機本体1外の遠方へと静電ミストを含む気流の到達距離を延ばし、効果の及ぶ範囲を増やすことができる。
これにより、ペルチェモジュール37へ供給する電流値を上げた時に、選択的に第2の送風部21の回転数もしくは電流値を可変させなかったり、又は下げたりすることで、発生する静電ミストの量は増加するが、空気清浄機本体1外へ放出する気流の量は変わらないか少なくなるので、放出後の室内での静電ミスト濃度が高くなり、肌や毛髪の保水効果が増加する。
Claims (24)
- 空気清浄機本体に設けた第1の吸込口から吸引し、フィルターを経由して浄化した空気流を前記空気清浄機本体の第1の吸込口とは他面に設けた第1の吐出口から排出させる第1の送風部を前記空気清浄機本体内に備え、
前記空気清浄機本体に形成された霧製造室に設けた第2の吸込口から吸引し、一部の空気流が前記霧製造室内に配設された静電霧化装置を経由し、残りの空気流が該静電霧化装置周辺を通過して再び合流した空気流と、前記静電霧化装置内で生成され、前記静電霧化装置周辺を通過した空気流により誘引されたナノメーターサイズの静電ミストとを前記霧製造室に設けた第2の吐出口から排出させる第2の送風部を前記霧製造室内に備えたことを特徴とする空気清浄機。 - 空気清浄機本体に設けた第1の吸込口から吸引し、フィルターを経由して浄化した空気流を前記空気清浄機本体の第1の吸込口とは他面に設けた第1の吐出口から排出させる第1の送風部を前記空気清浄機本体内に備え、
前記空気清浄機本体に形成された霧製造室に設けた第2の吸込口から吸引し、全ての空気流が霧製造室内に配設された静電霧化装置を経由し、静電霧化装置を経由した空気流と、静電霧化装置内で生成され、その空気流の一部により誘引されたナノメーターサイズの静電ミストとを霧製造室に設けた第2の吐出口から排出させる第2の送風部を前記霧製造室内に備えたことを特徴とする空気清浄機。 - 前記静電霧化装置は結露水を製造する水製造部と、該水製造部から運ばれてきた結露水を搬送する水搬送部と、該水搬送部によって搬送された結露水から静電ミストを生成する放電室とを備えていることを特徴とする請求項1又は2記載の空気清浄機。
- 前記静電霧化装置の水製造部はペルチェモジュールと吸熱板と放熱板を備えていることを特徴とする請求項3記載の空気清浄機。
- 前記水製造部の放熱板を前記第1の吸込口から吸引され、前記第1の吐出口から排出される空気流が通る風路内に設け、前記水製造部の前記吸熱板を前記第2の吸込口から吸引され、前記第2の吐出口から排出される空気流が通る風路内に設けたことを特徴とする請求項4記載の空気清浄機。
- 前記水製造部は内部にペルチェモジュールと該ペルチェモジュールに当接した吸熱板が配置され、前記第2の送風部が作る気流を取り込む入口と、取り込んだ気流を吐き出す出口を有していることを特徴とする請求項4又は5記載の空気清浄機。
- 前記水製造部は前記吸熱板の下部に凝集した結露水を案内する傾斜したガイド部と、前記ガイド部の最下部に設けられた複数の第1の穴とを有し、
前記水搬送部は前記第1の穴の下部を塞ぐ多孔質体として形成され、
前記放電部は前記水搬送部の片端である放電電極と、該放電電極と空間を隔てて配置された対向電極と、各電極間に高電圧を印加した際に発生するナノメーターサイズの静電ミストが放出される開口とを有していることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の空気清浄機。 - 前記水製造部のガイド部の最下部に設けられた第1の穴の口径は、結露水発生時は表面張力により常に水で塞がれ、前記第2の送風部からの気流が前記水搬送部に接触しないサイズであることを特徴とする請求項7記載の空気清浄機。
- 前記静電霧化装置に前記第2の送風部からの空気流の一部を流す誘導風路を設け、該誘導風路の前記空気流を受け入れる入口を前記水製造室、放電室へ直接繋がらない位置に設け、該誘導風路の前記空気流を排出する出口を前記放電室に連通する通路に連通するように設けたことを特徴とする請求項3〜8のいずれかに記載の空気清浄機。
- 前記誘導風路中に前記水搬送部へと繋がる複数の第2の穴を設けたことを特徴とする請求項9記載の空気清浄機。
- 前記水搬送部の前記第1の穴と前記誘導風路中に設けた第2の穴との間に、前記第2の穴よりも小さな口径の孔を複数持つ多孔質体を、前記第2の穴を上面から覆い被さるように配置したことを特徴とする請求項10記載の空気清浄機。
- 前記誘導風路に当該誘導風路を流れる気流が前記水搬送部に直に晒すように開口を設けたことを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載の空気清浄機。
- 前記霧製造室内に前記静電霧化装置を静電ミスト放出用の開口側が下がるように傾斜させて設置したことを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の空気清浄機。
- 前記水製造室内に前記吸熱板をその放電電極側が下がるように傾斜させて配置したことを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の空気清浄機。
- 前記第1の送風部が作る気流よりも前記第2の送風部が作る気流の方が小風量、低風速としたことを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の空気清浄機。
- 前記第1の送風部と前記第2の送風部の運転制御を分離し、前記第1の送風部の風量調整と前記第2の送風部の風量調整をそれぞれ独立して任意に行えるようにしたことを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の空気清浄機。
- 前記第2の送風部への電流供給と、前記ペルチェモジュールへの電流供給と、前記放電電極と対向電極間への高電圧供給とを、それぞれ個別に動作できるよう独立して制御するようにしたことを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の空気清浄機。
- 前記第2の送風部への電流供給、前記ペルチェモジュールへの電流供給及び前記放電電極と対向電極間への高電圧供給と、前記第1の送風部への電流供給とは独立制御とし、前記第1の送風部の停止時でも、前記第2の送風部への電流供給、前記ペルチェモジュールへの電流供給及び前記放電電極と対向電極間への高電圧供給を可能としたことを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の空気清浄機。
- 結露水を製造する水製造部と、該水製造部で製造された結露水を搬送する水搬送部と、該水搬送部によって搬送された結露水から静電ミストを生成する放電室とを備え、
前記水製造部はその内部に設けられた吸熱板と、該吸熱板の下部に凝集した結露水を案内する傾斜したガイド部と、前記ガイド部の最下部に設けられた複数の第1の穴とを有し、
前記水搬送部は前記第1の穴の下部を塞ぐ多孔質体として形成され、
前記放電部は前記水搬送部の片端である放電電極と、該放電電極と空間を隔てて配置された対向電極と、各電極間に高電圧を印加した際に発生するナノメーターサイズの静電ミストが放出される開口とを有していることを特徴とする静電霧化装置。 - 前記水製造部のガイド部の最下部に設けられた第1の穴の口径は、結露水発生時は表面張力により常に水で塞がれ、外部の送風部からの気流が前記水搬送部に接触しないサイズであることを特徴とする請求項19記載の静電霧化装置。
- 前記静電霧化装置に外部の送風部からの空気流の一部を流す誘導風路を設け、該誘導風路の前記空気流を受け入れる入口を前記水製造室、放電室へ直接繋がらない位置に設け、該誘導風路の前記空気流を排出する出口を前記放電室に連通する通路に連通するように設けたことを特徴とする請求項19又は20に記載の静電霧化装置。
- 前記誘導風路中に前記水搬送部へと繋がる複数の第2の穴を設けたことを特徴とする請求項21記載の静電霧化装置。
- 前記水搬送部の前記第1の穴と前記誘導風路中に設けた前記第2の穴との間に、前記第2の穴よりも小さな口径の孔を複数持つ多孔質体を、前記第2の穴を上面から覆い被さるように配置したことを特徴とする請求項22記載の静電霧化装置。
- 前記誘導風路に当該誘導風路を流れる気流が前記水搬送部に直に晒すように開口を設けたことを特徴とする請求項19又は20に記載の静電霧化装置。
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