JP2015028307A - 扇風機用集塵フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも早く室内の空気を清浄化することができる扇風機用集塵フィルタを提供する。
【解決手段】家庭用扇風機の安全ガードに装着する装着口部を風上側端部に有して、送風方向に一定長となる断面円形の筒状の側方フィルタ部と、該側方フィルタ部の風下側端部を閉塞した前方フィルタ部とを備え、前記側方フィルタ部と前記前方フィルタ部を合わた集塵有効面積は、前記扇風機の羽根径が３０ｃｍのときに１８００ｃｍ^２以上で、４０００ｃｍ^２を超えないように設定すると共に、前記側方フィルタ部から吹き出される気流の平均風速を前記前方フィルタ部から吹き出される気流の平均風速よりも速くした。
【選択図】図１

Description

この発明は、扇風機の安全ガードに装着し、扇風機を稼働することにより室内に浮遊するハウスダストや花粉等の塵埃を捕集除去して、清浄化した空気を送風する集塵フィルタに関するものである。

従来、家庭用の扇風機の安全ガードに装着してハウスダストや花粉等の浮遊塵埃を捕集除去する集塵フィルタは公知である（特許文献１・２）。

このうち特許文献１のものは、捕集効率を高める目的でフィルタの内面の面積（捕集有効面積）を４０００ｃｍ^２以上にして、フィルタを通過した後の風速が０．１〜０．２ｍ／秒となるように構成している。

一方、特許文献２のものは、フィルタの目詰まりを抑制して長時間使用することを目的として、少なくとも二枚の不織布によって積層構造のフィルタを採用したものである。

特開２００４−１４４００３号公報 特開２００７−２３９７０１号公報

特許文献１のものは、フィルタ通過後の風速が０．１〜０．２ｍ／秒と極めて低く抑えられており、このような微風では送風が遠くまで届かない。一方、扇風機の背面から空気を取り込む速度（吸気速度）はほとんど変化しない。このため、図４に示したように、扇風機ＥＦの送風によってフィルタＦの前方に送風された清浄な空気がそのまま扇風機ＥＦの後方から吸い込まれることになる。したがって、清浄な空気を室内全体に行き渡らせながら塵埃を含む空気を新たに取り込むという循環機能が弱く、室内全体の空気の清浄化に時間がかかっていた。なお、図４において、矢印の長さは風の勢い（風速）を示しており、上述した現象は、室内が広く、扇風機を壁寄りに設置している場合に顕著であり、扇風機から最も離れた場所の空気は清浄化できないおそれもあった。

これに対して特許文献２のものは、特許文献１が有する上記とは別の課題であるフィルタの目詰まりを解決するものであって、上述した循環機能の改善手段を開示したものではない。

本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、室内の空気の循環作用を高めて、より早く室内全体の空気を清浄化することができる扇風機用集塵フィルタを提供することである。

上述した目的を達成するために本発明では、家庭用扇風機の安全ガードに装着する装着口部を風上側に有して、送風方向に一定長となる断面円形の筒状の側方フィルタ部と、該側方フィルタ部の風下側の開口を閉塞した前方フィルタ部とを備え、前記側方フィルタ部と前記前方フィルタ部を合わた集塵有効面積は、前記扇風機の羽根径が３０ｃｍのときに１８００〜４０００ｃｍ^２となるように設定すると共に、前記側方フィルタ部から吹き出される気流の平均風速が前記前方フィルタ部から吹き出される気流の平均風速よりも速くなるような構成手段を採用する。なお、集塵有効面積とは、側方フィルタ部と前方フィルタ部の表面積から、集塵に寄与しない部分（例えば、側方フィルタ部の装着口部や側方フィルタ部と前方フィルタ部の縫合部）の面積を引いた面積である。

この手段によれば、フィルタ面積が比較的小さくなってフィルタから吹き出される気流の速度が速くなり、また、前方よりも側方から吹き出される気流の速度が速くなる。このため気流が室内の遠くまで届くため、室内の気流の循環効率が高まる。つまり、本発明では側方フィルタ部の通気量を前方フィルタ部よりも大きくすることで、側方フィルタ部による塵埃の捕集率を高めると同時に、側方フィルタ部からの吹き出し風によって室内の空気の循環効率を高めている。

具体的には、前方フィルタ部から吹き出される気流の平均風速は０．２１ｍ／秒以上である。この風速とすることで、側方フィルタ部からの風速はこれよりも速くなり、側方フィルタ部からの風が扇風機からより遠くに行き渡るため、室内のより広範囲で空気を循環させることができ、室内全体の空気の清浄時間を従来よりも短縮することができる。なお、本発明において扇風機とは、サーキュレータを含む概念である。

フィルタ素材としては、側方フィルタ部及び前方フィルタ部はともに不織布であること好ましい。集塵性（塵埃捕集性）と通気性を考慮したものである。特に、電石不織布を採用した場合には、その吸着力により塵埃の捕集性能と捕集した塵埃の保持性能（ダストホルディング性）が向上する。

さらに、側方フィルタ部及び前方フィルタ部はともに気孔容積が異なる二枚以上の不織布を積層した状態で一体化してなり、気孔容積が大きい不織布を内側として、その外側に前記内側の不織布よりも気孔容積が小さい不織布を位置させることが好ましい。たとえば気孔容積７０〜９８％の不織布を二枚組み合わせることで、吹出し気流の平均風速を極端に低下させることなく、内側の不織布に大きな粒子を、外側の不織布に細かい粒子をそれぞれ捕捉することにより、ダストホルディング性と捕集性能を高めることができるからである。さらにまた、積層不織布は少なくとも一つの電石不織布を採用することが好ましい。なお、「少なくとも一つの電石不織布」とは、積層不織布の全部を電石不織布で構成する必要はないことを意味する。ただし、積層不織布の全部を電石不織布で構成することを排除するものではない。

本発明によれば、従来のものよりも全体として風速が速く、且つ、側方フィルタ部から吹き出る風速が前方フィルタ部から吹き出る風速よりも速いため、扇風機から遠く離れた位置まで風が届き、室内の広範囲で気流を効率よく循環させることができる。したがって、扇風機周辺の浮遊塵埃だけでなく、より遠くで浮遊する塵埃を扇風機に取り込むことができ、この結果、短時間で室内全体の空気清浄化が進むことになる。

また、フィルタ素材として気孔容積が異なる二枚以上の不織布を積層一体化したものを用いるので、吹き出し風の風速をさほど犠牲にすることなく塵埃を捕集でき、長期間にわたり低圧力損失高捕集効率で運転することを実現した。

さらに、全体の集塵有効面積が従来のものよりも小さく、側方フィルタ部の送風方向の長さも小さくなるため、運転時に側方フィルタ部のばたつきによる騒音発生が少なく、低騒音運転が可能となった。したがって、リビングにおいても会話やテレビ等の音声を阻害することがなく、また乳幼児の寝室にも好適に使用することができる。

本発明の一実施形態に係る集塵フィルタを示した説明図 同、集塵フィルタを用いたときの空気の流れを示した説明図 本発明の集塵フィルタの別形態を示した説明図 従来の集塵フィルタを用いたときの空気の流れを示した説明図

以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面に従って説明する。図１は、本発明の一実施形態を示したもので、有底円筒形状の集塵フィルタ１を扇風機ＥＦの安全カードＳＧに取付け、扇風機ＥＦを稼働した集塵運転状態を示している。本発明に係る集塵フィルタ１は、円筒状の側方フィルタ部２と、該側方フィルタ部１の風下側の開口に縫合等して当該開口を閉塞する前方フィルタ部３とを備える。側方フィルタ部２は風上側の開口側に、安全ガードＳＧへの装着口部４を有している。当該装着口部４は、この実施形態の場合、２本の伸縮性を有する絞縮リング材４ａ・４ｂ（環状のゴム紐等）を側方フィルタ部２の風上側の周面に長手方向に沿って一定間隔をおいて縫製等により設けてなる。そして、これら前後の絞縮リング材４ａ・４ｂ間に安全ガードＳＧの前ガード部ＳＧ１と後ガードＳＧ２の環状接合部ＳＧ３を挟み込んで取付けられている。絞縮リング材４ａ・４ｂの間隔は前記接合部ＳＧ３への密着性から３〜５ｃｍが好ましい。なお、この装着口部４の端面は、扇風機ＥＦから送風される空気をそのままフィルタ内に導入するために開口している。

フィルタ１の素材は不織布が好適である。より好ましくは「ＪＩＳ Ｌ１０９６」に定義された気孔容積の異なる不織布を二枚以上積層一体化したものを用いる。積層一体化には単に重ね合わせるだけでなく、フィルタ性能を妨げない接着剤を用いる方法、熱接着を用いる方法、機械的接合などが採られることが好ましい。この場合、ダストホルディング性と捕集性能を同時に得るために、気孔容積が大きい不織布を内側として、その外側に気孔容積の小さい不織布を積層することが好ましい。このような一体的に積層した不織布をフィルタ素材として採用することで、高捕集効率となり、且つ、集塵した塵埃による圧力損失を抑えた状態で長期間使用することができる。例えば、本実施形態の場合は１カ月以上の長期にわたって使用することができる。なお、気孔容積は７０〜９８％のものを使用することが好適であるが、これに限定するものではない。気孔容積の大きいものはニードルパンチ不織布や捲縮繊維で構成された嵩高な不織布が適している。また、気孔容積の小さいものは熱接着不織布やフィラメントで構成されたスパンボンド不織布が適している。

また、側方フィルタ部２と前方フィルタ部３とで同一素材を採用することも可能であり、通気抵抗が異なる素材を採用することも可能である。さらに、不織布が電石不織布である場合は、より高捕集効率・低圧力損失の集塵フィルタとなるので最適である。

この集塵フィルタ１の表面積（集塵有効面積）は、適用する扇風機の大きさ（羽根径）によって異なるが、現在、最も普及している羽根径３０ｃｍの扇風機に適用する場合、最大でも４０００ｃｍ^２とする。これは、扇風機から出る風量が一定であるところ、フィルタを通過した清浄化空気の風速を必要以上に低下させないために必要な条件である。なお、４０００ｃｍ^２という最大値は扇風機の羽根径が３０ｃｍとして設定した値であり、これよりも大きい羽根径の扇風機について４０００ｃｍ^２を超える表面積のフィルタとすることを排除するものではない。

このような表面積を有する集塵フィルタによれば、フィルタ後の平均風速が０．２１ｍ／秒以上となり、扇風機の稼働条件（風量調整）によっては平均０．３５ｍ／秒とすることも可能である。ここで平均風速とは、複数ヶ所を同時に測定したときの平均値であり、この実施形態の場合、側方フィルタ部２と前方フィルタ部３の双方について、それぞれ５ヶ所以上の測定ポイントを有する。

そして、上記実施形態では、側方フィルタ部２と前方フィルタ部３とで吹き出す風の平均風速が異なる。具体的には、上記表面積を有する円筒状の集塵フィルタ１では、側方フィルタ部２からの平均風速は前方フィルタ部３からの平均風速よりも速い。これは、扇風機ＥＦの送風はまず前方フィルタ部３に作用するが、本発明では側方フィルタ部２の長さが比較的短く、扇風機ＥＦの羽根と前方フィルタ部３の間隔が狭いため、扇風機の風量や風圧との関係で前方フィルタ部３の通気抵抗が大きくなり、前方フィルタ部３よりも表面積が大きく、通気抵抗が前方フィルタ部３よりも相対的に小さい側方フィルタ部２からの風速が高まったと推測されるが、正確なところは未解明である。

何れにしても、前方フィルタ部３からの風速は０．２１ｍ／秒以上と従来技術よりも速く、尚かつ、側方フィルタ部２からの風速はこれよりも速いため、図２に示したように、室内全体に空気の循環が発生する。したがって、本発明によれば扇風機ＥＦの周辺だけでなく室内全体の空気を清浄化することができる。ここで図２では、矢印は風の向きを示しており、その長さは風速を表している。

なお、フィルタが円筒形状の場合、その表面積Ｓ１は下記の数式１によって計算することができる。

但し、ｒは前方フィルタ部の半径、ｈは側方フィルタ部の長さである。

そして、羽根径３０ｃｍの扇風機に適用するものとして、円筒形状のフィルタの直径（前方フィルタ部３の直径と同値）を３９ｃｍ、フィルタ全体の表面積を４０００ｃｍ^２とした場合、側方フィルタ部２の長さは２３ｃｍ程度となり、フィルタの直径よりも小さくなる。このように、上記表面積では側方フィルタ部２の長さが比較的短くなるため、運転時にばたつきが起きにくく、７５ｄＢ以下の低騒音運転が可能である。ただし、寸法や表面積に関しては一例であり、適用する扇風機の大きさ（羽根径）によって変わるが、ダストホルディング性等との関係から１８００〜４０００ｃｍ^２の範囲とすることが好ましい。

また、上記実施形態では、側方フィルタ部２を長さ全域で同一径からなる円筒形状としたが、図３に示すように、この側方フィルタ部２は前方に向かって縮径する円錐台形状としてもよく、さらには、前方部分を円錐台形状とし、後方部分を円筒形状とした二段構造の側方フィルタ部とすることもできる。一方、前方フィルタ部３の形状については、側方フィルタ部の前方開口を閉塞する円板状で足り、特許文献１のように前方に正曲面を有する立体形状とすることを必ずしも要しないが、上述した表面積と風速の条件を満たすものであれば、任意の形状とすることができる。

なお、フィルタが円錐台形状の場合、その表面積Ｓ２は下記の数式２によって計算することができる。

但し、ｒは前方フィルタ部の半径、Ｒは側方フィルタ部の風上側口部の半径、ｈは側方フィルタ部の長さである。

以下、本発明について複数の実施例１〜３を挙げ、従来技術に係る比較例と比較したときの本発明の技術的効果を実証する。

実施例１：
表面積３１５３ｃｍ^２の円筒形状の集塵フィルタ（前方フィルタ部の半径は約１９．５ｃｍ、側方フィルタ部の長さは約１６ｃｍ）を羽根径３０ｃｍの扇風機に装着し、この扇風機を風量「弱」で運転した。そのフィルタ素材は側方フィルタ部と前方フィルタ部とで同じであり、気孔容積が異なる二枚の電石不織布を機械的接合にて間欠的に積層一体化したものを用いた。具体的には、内側の不織布の気孔容積は９６％、外側の不織布の気孔容積は８７％であり、目付は、内側不織布が１００ｇ／ｍ^２、外側不織布が２０ｇ／ｍ^２であった。内側不織布はポリプロピレン素材のニードルパンチ不織布を用い、外側不織布は同素材の熱接着スパンボンド不織布を用いた。また、この積層不織布は、０．２５ｍ／秒の風速下で、粒径１μｍ以上の粒子の捕集効率が５６％、圧力損失は１３Ｐａを示した。

そして、当該集塵フィルタを装着した扇風機を長さ５．８ｍ、幅２．５ｍ、高さ２．５ｍの部屋Ｒに設置し、室内で線香を焚いて１μｍ粒子の個数が３０００個／ｆｔ^３とした環境下、扇風機を運転し、前記粒子を９０％まで捕集するまでの時間を計測した。粒子個数の測定にはパーティクルカウンターを用いた。

この結果、１５１分であった。なお、側方フィルタ部から吹き出される風の平均風速は０．２９ｍ／秒であり、前方フィルタ部から吹き出される風の平均風速は０．２５ｍ／秒であった。風速計は熱線風速計を用いた。さらに、騒音レベルは４７ｄＢであった。

実施例２：
実施例２では、側方フィルタ部と前方フィルタ部とで異なる二種類の一体化積層不織布を採用した。側方フィルタ部と前方フィルタ部はいずれも、内側不織布はポリプロピレン素材のニードルパンチ不織布、外側不織布は同素材の熱接着スパンボンド不織布であった。なお、表面積は実施例１と同じである。また、不織布は電石不織布である。さらに扇風機の風量を「弱」で運転した。

この実施例２における積層不織布は、前方フィルタ部では内側不織布の気孔容積が９６％、目付が１００ｇ／ｍ^２であり、外側不織布の気孔容積が８７％、目付が２０ｇ／ｍ^２であり、０．２５ｍ／秒の風速下で圧力損失は１３Ｐａであった。一方、側方フィルタ部では内側不織布の気孔容積が９７％、目付が５０ｇ／ｍ^２、外側不織布の気孔容積が８７％、目付２０ｇ／ｍ^２であり、０．２５ｍ／秒の風速下における圧力損失は１０Ｐａであった。

そして、実施例１と同じ粒子個数、大きさの部屋Ｒとした環境条件で実験を行った結果、側方フィルタ部から吹き出される風の平均風速は０．３４ｍ／秒であり、前方フィルタ部から吹き出される風の平均風速は０．２５ｍ／秒であった。風速計は熱線風速計を用いた。捕集率９０％に達した時間は１５９分であった。また、騒音レベルは４５ｄＢであった。

実施例３：
実施例３では、実施例１と同じ表面積と素材からなる集塵フィルタを用い、扇風機の風量のみを「強」に変更して運転し、実施例１・２と同じ環境条件で実験を行った。この結果、側方フィルタ部から吹き出される風の平均風速は０．５５ｍ／秒であり、前方フィルタ部から吹き出される風の平均風速は０．３６ｍ／秒であった。風速計は熱線風速計を用いた。そして、捕集率９０％にかかった時間は５１分であった。騒音レベルは６５ｄＢであった。

比較例：
比較例として、表面積が４８６７ｃｍ^２である円筒形状の集塵フィルタ（前方フィルタ部の半径は約１９．５ｃｍ、側方フィルタ部の長さは約３０ｃｍ）を用いた。フィルタ素材である積層不織布そのものは実施例１と同じである。この集塵フィルタについて、上述した実施例と同じ部屋及び環境条件で扇風機を風量「弱」にて運転したところ、前方フィルタ部から吹き出される風の平均風速は０．２６ｍ／秒であり、側方フィルタ部から吹き出される風の平均風速はこれよりも低い０．２０ｍ／秒であった。そして、捕集率９０％まで２２０分の時間を要した。

結果：
上記実験から、同じ素材、形状の集塵フィルタであっても、表面積が３０００ｃｍ^２前後の実施例（即ち本発明によるもの）は４０００ｃｍ^２以上の比較例（即ち、特許文献１のもの）よりも、６０分以上も早く捕集率９０％に達することが実証できた。一方、実施例１と実施例２との対比では、清浄時間にほとんど差は見られなかったが、騒音レベルは実施例２のほうが良好であった。さらに、実施例１と実施例３の対比から、扇風機の風量が大きい方が清浄時間が短かった。

１ 集塵フィルタ
２ 側方フィルタ部
３ 前方フィルタ部
４ 装着口部
ＥＦ 扇風機
ＳＧ 安全ガード
Ｒ 部屋

Claims (6)

1. 家庭用扇風機の安全ガードに風上側口部を装着して、前記扇風機の送風方向に一定長となる断面円形の筒状の側方フィルタ部と、
   該側方フィルタ部の風下側を閉塞した前方フィルタ部とを備え、
   前記側方フィルタ部と前記前方フィルタ部を合わた集塵有効面積は、前記扇風機の羽根径が３０ｃｍのときに１８００ｃｍ^２以上で、４０００ｃｍ^２を超えないように設定すると共に、
   前記側方フィルタ部からの平均風速を前記前方フィルタ部からの平均風速よりも速くしたことを特徴とする扇風機用集塵フィルタ。
2. 前方フィルタ部からの平均風速が０．２１ｍ／秒以上である請求項１記載の扇風機用集塵フィルタ。
3. 側方フィルタ部及び前方フィルタ部はともに不織布からなる請求項１または２記載の扇風機用集塵フィルタ。
4. 不織布は電石不織布である請求項３記載の扇風機用集塵フィルタ。
5. 側方フィルタ部及び前方フィルタ部はともに、気孔容積が大きい不織布を内側として、その外側に前記内側の不織布よりも気孔容積が小さい不織布を積層一体化した少なくとも二層の積層不織布からなる請求項３または４記載の扇風機用集塵フィルタ。
6. 積層不織布は少なくとも一つの電石不織布を採用した請求項５記載の扇風機用集塵フィルタ。

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