JP2018164508A - 脱臭装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナスが容易で、コンパクトな脱臭装置を提供する。【解決手段】本実施形態に係る脱臭装置は、光触媒が添加されたシートと、前記シートに光を照射する光源と、前記シートの表裏面に沿って送風する送風手段と、を備える。本脱臭装置では、空気がフィルタを透過しないので、空気の圧力損失がほとんど生じない。このため、送風機等の定格容量を小さくすることができる。また、フィルタの目詰まりが生じないため、メンテナスに要する時間を削減することができる。【選択図】図１３

Description

本発明は、脱臭装置に関する。

光触媒は、光をあてることで臭気の元となる原因物質を分解する。また、原因物質を吸着する活性炭などとは異なり、光をあてるだけでその効果が永続する。このため、光触媒は、脱臭装置や空気清浄器などによく用いられている（例えば特許文献１参照）。

従来の脱臭装置は、光触媒が添加された脱臭シートと、脱臭シートに光を照射する光源と、脱臭シートに送風するファンなどを備えている。この装置では、ファンによって脱臭シートに送られる空気が脱臭シートを通過するときに、空気に含まれる原因物質が分解される。

特開２００９−２２６３５１号公報

従来の脱臭装置は、光触媒が添加されたガラス繊維などからなる脱臭シートを、脱臭対象となる空気が通過する構造となっている。そのため、脱臭装置を長時間使用すると、脱臭シートに目詰まりが発生し、空気の圧力損失が時間に伴って大きくなる。そのため、光触媒がほとんどメンテナンスを必要としないにもかかわらず、装置自体の定期的なメンテナンスが必要になる。

また、脱臭シートに目詰まりがなくても、脱臭シートを空気が通過する際には、ある程度大きな力を必要とする。そのため、この種の装置では、定格容量が大きなファンが必要となる。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、メンテナスが容易で、コンパクトな脱臭装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本実施形態に係る脱臭装置は、光触媒が添加されたシートと、前記シートに光を照射する光源と、前記シートの表裏面に沿って送風する送風手段と、を備える。

本実施形態に係る脱臭装置の斜視図である。 脱臭装置のＹＺ断面を示す図である。 ハウジングとアームの展開斜視図である。 メインケースを示す平面図である。 メインケースを、送風ファン及び脱臭ユニットとともに示す図である。 脱臭ユニットの斜視図である。 支持部材の斜視図（その１）である。 支持部材の斜視図（その２）である。 脱臭パネルの斜視図である。 脱臭パネルの展開斜視図である。 照明ユニットの斜視図である。 脱臭装置の設置要領を説明するための図である。 脱臭装置の動作を説明するための図である。

以下、本実施形態を、図面を用いて説明する。説明にあたっては、相互に直行するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるＸＹＺ座標系を適宜用いる。

《第１の実施形態》
図１は、本実施形態に係る脱臭装置１０の斜視図である。脱臭装置１０は、光触媒を用いて、人体に有害な物質や、臭気の原因となる物質を分解する装置である。図２は、脱臭装置１０のＹＺ断面を示す図である。図２に示されるように、脱臭装置１０は、ハウジング２０、アーム２３、送風ファン３０、脱臭ユニット５０を備えている。

ハウジング２０は、図１に示されるように、Ｚ軸方向の厚みが比較的薄い板状のケースである。図３は、ハウジング２０とアーム２３の展開斜視図である。図３に示されるように、ハウジング２０は、メインケース２１とカバー２２から構成される。

メインケース２１は、下方が開口する長方形板状の中空ケースである。メインケース２１は、例えばプラスチックなどの樹脂からなる。メインケース２１の−Ｙ側のコーナー部それぞれには、−Ｙ側へ突出する脚部２１ａが形成されている。メインケース２１の−Ｙ側の面には、内部空間へ通じる吸気口２１ｂが形成されている。吸気口２１ｂは、２行１２列のマトリクス状に形成された矩形の開口からなる。また、メインケース２１の上面（＋Ｚ側の面）には、＋Ｙ側の外縁に沿って、３つの円形の排気口２１ｃが形成されている。排気口２１ｃそれぞれは、Ｘ軸に平行な複数のスリットからなる。

図４は、＋Ｚ方向へ向かって見たときのメインケース２１を示す平面図である。図４に示されるように、メインケース２１は、ＸＹ面に平行な正面プレート２１１と、正面プレート２１１の外縁に沿って形成される外壁２１２と、内部空間を複数の空間Ｓ１〜Ｓ４に区分する隔壁２１３，２１４，２１５から構成されている。

正面プレート２１１は、厚さが２ｍｍ乃至３ｍｍで、上端部には排気口２１ｃが形成されている。また、外壁２１２は、高さが２ｃｍ程度で、正面プレート２１１の外縁に沿って形成されている。正面プレート２１１と外壁２１２によって、メインケース２１の内部空間が規定される。

隔壁２１３は、ＹＺ面に平行で、正面プレート２１１の＋Ｘ側の外縁近傍に設けられている。隔壁２１３と外壁２１２によって、長手方向をＹ軸方向とする空間Ｓ３が、正面プレート２１１の＋Ｘ側の外縁に沿って規定されている。

隔壁２１４は、ＹＺ面に平行で、正面プレート２１１の−Ｘ側の外縁近傍に設けられている。隔壁２１４と外壁２１２によって、長手方向をＹ軸方向とする空間Ｓ４が、正面プレート２１１の−Ｘ側の外縁に沿って規定されている。

隔壁２１５は、ＸＺ面に平行で、正面プレート２１１の−Ｙ側の外縁近傍に設けられている。隔壁２１５と外壁２１２によって、長手方向をＸ軸方向とする空間Ｓ２が、正面プレート２１１の−Ｙ側の外縁に沿って規定されている。

また、メインケース２１には、外壁２１２及び隔壁２１３，２１４、２１５に囲まれる最も広いメインスペースＳ１が規定されている。図４に示されるように、隔壁２１５には、長手方向をＸ軸方向とする４つの開口部２１５ａが形成されており、空間Ｓ２とメインスペースＳ１は、開口部２１５ａを介して通じている。図５に示されるように、メインスペースＳ１には、３つの送風ファン３０、及び脱臭ユニット５０が収容される。

送風ファン３０は、Ｚ軸に平行な軸回りに回転する複数の羽を備えるプロペラファンである。図５及び図２に示されるように、送風ファン３０は、排気口２１ｃにそれぞれ重なるように、正面プレート２１１に固定されている。送風ファン３０は、例えばスペースＳ３，Ｓ４などに配置されるバッテリからの電力によって回転する。送風ファン３０が回転すると、メインスペースＳ１の空気が、排気口２１ｃを介して、外部へ排気される。すなわち、吸気口２１ｂから排気口２１ｃまでは連通した空気通路を形成し、メインスペースＳ１は偏平形状をした空気通路を形成している。

脱臭ユニット５０は、光触媒によって、人体に有害な物質や、臭気の原因となる物質を分解するためのユニットである。図６は、脱臭ユニット５０の斜視図である。図６から明らかなように、脱臭ユニット５０は、外観が偏平形状の箱型をしている。図６に示されるように、脱臭ユニット５０は、５枚の支持部材５１，５２と、支持部材５１，５２によって支持される８枚の脱臭パネル５４及び４枚の照明ユニット５６を備えている。

そして、図２、図５、図６等からも明らかなように、脱臭ユニット５０の平面とメインスペースＳ１の平面とが平行になるように、メインスペースＳ１内に脱臭ユニット５０が配置される。メインスペースＳ１の一部の空気流路が、後述する脱臭パネル５４と照明ユニット５６で区画される複数の空気流路から構成される。

なお、説明の便宜上、人体に有害な物質や、臭気の原因となる物質を、以下単に原因物質という。

図７は、支持部材５１の斜視図である。図７に示されるように、支持部材５１は、長手方向をＹ軸方向とする板状の部材である。支持部材５１の一方の面（図７における＋Ｘ側の面）には、Ｙ軸に平行な３本の溝５１ａ，５１ｂ，５１ｃが形成されている。溝５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、Ｚ軸方向に等間隔に設けられており、中央の溝５１ｂは、支持部材５１の＋Ｘ側の面の中心を通る。

図８は、支持部材５２の斜視図である。図８に示されるように、支持部材５２も、支持部材５１と同様に、長手方向をＹ軸方向とする板状の部材である。支持部材５１の表裏面（図７における＋Ｘ側の面及び−Ｘ側の面）それぞれには、Ｙ軸に平行な３本の溝５２ａ，５２ｂ，５１ｃが形成されている。溝５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、Ｚ軸方向に等間隔に設けられており、中央の溝５２ｂは、支持部材５１の＋Ｘ側の面或いは−Ｘ側の面の中心を通る。支持部材５１の長さと支持部材５２の長さは相互に等しい。

図９は、脱臭パネル５４の斜視図である。脱臭パネル５４は、長手方向をＹ軸方向とするパネルである。図１０は、脱臭パネル５４の展開斜視図である。図１０に示されるように、脱臭パネル５４は、脱臭シート５４２と、脱臭シート５４２を両面から支持する１組のフレーム５４１を備える。

脱臭シート５４２は、例えば編みこまれたガラス繊維を素材とし、長手方向をＹ軸方向とする長方形のシートである。ガラス繊維には、光触媒としての酸化チタンが添加されている。光触媒としては、酸化チタンの他、例えば、酸化錫、酸化亜鉛、三酸化タングステン、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化ビスマスなどの金属酸化物等を用いることができる。

フレーム５４１は、脱臭シート５４２によりもサイズがやや大きい長方形の部材である。フレーム５４１は、厚みが０．５ｍｍ程度であり、例えばプラスチックなどの樹脂からなる。フレーム５４１には、３行２列のマトリクス状に配置される６つの開口部５４１ａが形成されている。開口部５４１ａは、長手方向をＹ軸方向とする長方形の開口である。フレーム５４１では、大部分の領域が開口部５４１ａとなっている。

上述した脱臭シート５４２及び１組のフレーム５４１は、図９に示されるように、脱臭シート５４２をフレーム５４１で挟んだ状態で、フレーム５４１同士を固定することで一体化される。脱臭シート５４２及び１組のフレーム５４１からなる脱臭パネル５４では、脱臭シート５４２の大部分が、フレーム５４１の開口部５４１ａから露出した状態になっている。脱臭パネル５４の長さは、支持部材５１，５２の長さに等しい。

図１１は、照明ユニット５６の斜視図である。照明ユニット５６は、基板５７と基板５７に実装される発光素子５８から構成される。

基板５７は、長手方向をＹ軸方向とする長方形の基板である。基板５７は、例えばガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させることにより形成されたリジット配線基板である。基板５７の表裏面には、電気回路が形成されるとともに、発光素子５８が実装されている。

発光素子５８は、基板５７の表裏面にそれぞれ８行２列のマトリクス状に配置されている。発光素子５８は、正方形板状のＬＥＤチップであり、基板５７に直交する方向へ光を射出する。照明ユニット５６は、例えばスペースＳ３，Ｓ４などに配置されるバッテリからの電力によって駆動される。発光素子５８からは、紫外光を含む光が射出される。

図６に示されるように、支持部材５１，５２は、ＹＺ面に平行になった状態で、Ｘ軸方向へ等間隔に配列される。本実施形態に係る脱臭装置１０では、２枚の支持部材５１の間に、３枚の支持部材５２が配置される。

相互に対向する支持部材５１，５２の間では、１枚目の脱臭パネル５４が、その外縁が支持部材５１，５２の溝５１ａ，５２ａに嵌合することによって、ＸＹ面に平行になるように支持される。同様に、２枚目の脱臭パネル５４が、その外縁が支持部材５１，５２の溝５１ｃ，５２ｃに嵌合することによって、ＸＹ面に平行になるように支持される。また、相互に対向する支持部材５２の間では、１枚目の脱臭パネル５４が、その外縁が一組の支持部材５２の溝５２ａに嵌合することによって、ＸＹ面に平行になるように支持される。同様に、２枚目の脱臭パネル５４が、その外縁が一組の支持部材５２の溝５２ｃに嵌合することによって、ＸＹ面に平行になるように支持される。

また、相互に対向する支持部材５１，５２の間では、照明ユニット５６が、その外縁が支持部材５１，５２の溝５１ｂ，５２ｂに嵌合することによって、ＸＹ面に平行になるように支持される。そして、相互に対向する支持部材５２の間では、照明ユニット５６が、その外縁が、一組の支持部材５２の溝５２ｂに嵌合することによって、ＸＹ面に平行になるように支持さる。

図２に示されるように、脱臭ユニット５０では、照明ユニット５６と脱臭パネル５４がＸ軸方向へ等間隔に配列され、照明ユニット５６と脱臭パネル５４に挟まれた２つの空間Ｒ１，Ｒ２が、吸気口２１ｂから排気口２１ｃへ向かう空気の主たる通路となる。また、脱臭ユニット５０では、照明ユニット５６の表裏面に対向するように２枚の脱臭パネル５４が配置される。したがって、照明ユニット５６の発光素子５８が発光することにより、照明ユニット５６から射出される光は、大部分が脱臭パネル５４に入射する。このため、脱臭パネル５４では、効率よく原因物質の分解が促進される。

図３に戻り、カバー２２は、メインケース２１に対応した形状に整形された板状の部材である。カバー２２は、正面プレート２１１と同様に、厚さが２ｍｍ乃至３ｍｍで、例えばプラスチックなどの樹脂からなる。カバー２２は、メインケース２１の下面側に固定される。これにより、図２に示されるように、ハウジング２０の内部に、送風ファン３０及び脱臭ユニット５０が配置される空間が規定される。カバー２２は、例えばメインケース２１に対して、ネジ等を用いて取り付けられる。

図３に示されるように、アーム２３は、例えばプラスチックなどの樹脂、或いは鉄、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属を素材とするＵ字状の部材である。図１に示されるように、アーム２３は、例えばネジ９０によって、その両端部がメインケース２１の側面に回動可能に取り付けられる。これにより、アーム２３は、メインケース２１に対して、ネジ９０を中心に回転可能になっている。このため、例えば、図１２に示されるように、アーム２３を、ハウジング２０に対して、適当な位置まで回転させることで、脱臭装置１０をアーム２３と脚部２１ａとで自立させた状態で使用することが可能になる。

次に、上述のように構成される脱臭装置１０の動作について説明する。脱臭装置１０は、不図示のスイッチがオンになると、送風ファン３０が回転し、また、照明ユニット５６の発光素子５８が発光する。

送風ファン３０が回転すると、図１３の矢印に示されるように、空気がハウジング２０に設けられた吸気口２１ｂから吸気され、ハウジング２０のスペースＳ２へ流れ込む。ハウジング２０のスペースＳ２へ流れ込んだ空気は、隔壁２１５に設けられた開口部２１５ａを介して、メインスペースＳ１に設置された脱臭ユニット５０に到達する。図１３の矢印に示されるように、脱臭ユニット５０に到達した空気は、照明ユニット５６と脱臭パネル５４の間の空間Ｒ１，Ｒ２と、脱臭パネル５４とハウジング２０の間の空間を、送風ファン３０に向かって流れる。

脱臭ユニット５０を通過する空気に含まれる原因物質は、空気が脱臭パネル５４を構成する脱臭シート５４２に沿って流れる間に、脱臭シート５４２との間の光化学反応によって分解される。また、空気に含まれる病原菌やウイルスも、光化学反応によって発生する活性酸素によって不活性化される。これにより、空気に対する脱臭及び除菌が行われる。脱臭ユニット５０を通過した空気は、送風ファン３０に至り、排気口２１ｃから外部へ排気される。

以上のように脱臭装置１０が運転されているときには、脱臭装置１０が配置された空間において、連続的に空気の脱臭及び除菌が行われる。

以上説明したように、本実施形態に係る脱臭装置１０では、図１３に示されるように、照明ユニット５６の基板５７の表裏面に対向するように、脱臭パネル５４が配置される。そして、脱臭パネル５４に沿って空気が流れるときに、この空気に対する脱臭及び除菌が行われる。脱臭パネル５４は、メインスペースＳ１の平面とほぼ同等の広さの面積を確保しながら、この表裏面に沿って空気が循環する空気流路を形成している。このため、高性能な脱臭作用を維持しつつ、空気の圧力損失を抑制することを可能とし、また、送風ファン３０として定格容量が小さいものを用いることが可能な脱臭装置を提供することができる。

具体的には、空気がフィルタを透過することによって、空気に含まれる原因物質を除去する場合には、フィルタを空気が透過することにより生じる圧力損失が大きくなる。しかしながら、本実施形態に係る脱臭装置１０は、フィルタに空気を透過させることなく、空気を脱臭パネル５４に平行に流しながら、脱臭及び除菌を行う。このため、脱臭ユニット５０を空気が通過するときの圧力損失がほとんどなく、容量の小さい送風ファン３０を用いることができる。

したがって、装置を小型化することができ、ひいては装置の製造コストを削減することができる。また、送風ファン３０の容量が小さい場合には、バッテリなどで、脱臭装置１０を長時間運転することが可能となる。このため、可搬性に優れた脱臭装置１０を提供することが可能となる。

本実施形態に係る脱臭装置１０は、アーム２３を用いて自立させることができる。このため、脱臭装置１０を、床に載置したり、壁に引っかけたりする他、ユーザの近くに配置することができる。そのため、ユーザに近い空間を集中的に脱臭及び除菌することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、脱臭装置１０が、３つの送風ファン３０を備えている場合について説明した。これに限らず、脱臭装置１０は２つ以下、或いは４つ以上の送風ファン３０を備えていてもよい。

上記実施形態では、送風ファン３０がプロペラファンである場合について説明した。これに限らず、送風ファン３０は、プロペラファン以外の、例えばシロッコファン等であってもよい。

上記実施形態では、脱臭装置１０が、８枚の脱臭パネル５４を備える場合について説明した。これに限らず、脱臭装置１０は、７枚以下の脱臭パネル５４を備えていてもよく、９枚以上の脱臭パネル５４を備えていてもよい。脱臭パネル５４の数は、脱臭装置１０の用途に応じて決定することができる。

また、脱臭装置１０の吸気口２１ｂと脱臭ユニット５０の間に、フィルタを用いることとしてもよい。これにより、脱臭及び消臭を行う前に、粉塵等を事前に除去することが可能となる。

上記実施形態では、照明ユニット５６の光源がＬＥＤチップである場合について説明した。これに限らず、照明ユニット５６の光源として、発光ダイオード等を用いることとしてもよい。

上記実施形態では、発光素子５８が、基板５７の表面にそれぞれ８行２列のマトリクス状に配置されている場合について説明した。これに限らず、発光素子５８は、７行以下或いは９行以上のマトリクス状に配置されていてもよい。また、１列或いは３列以上のマトリクス状に配列されていてもよい。発光素子５８の数は、脱臭装置１０の用途に応じて決定することができる。

上記実施形態では、脱臭ユニット５０が、照明ユニット５６と、照明ユニット５６の表裏面に対向する脱臭パネル５４を備えている場合について説明した。これに限らず、脱臭ユニット５０を薄型化する場合などには、照明ユニット５６の一側にのみ脱臭パネル５４を対向配置することとしてもよい。

上記実施形態では、脱臭装置１０が、バッテリで駆動される場合について説明した。これに限らず、脱臭装置１０は、ＡＣ電源等によって駆動可能であってもよい。また、バッテリとＡＣ電源を併用して、脱臭装置１０を駆動することとしてもよい。この場合には、バッテリを充電可能な二次電池とするのがよい。

本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 脱臭装置
２０ ハウジング
２１ メインケース
２１ａ 脚部
２１ｂ 吸気口
２１ｃ 排気口
２２ カバー
２３ アーム
３０ 送風ファン
５０ 脱臭ユニット
５１ 支持部材
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ 溝
５２ 支持部材
５４ 脱臭パネル
５６ 照明ユニット
５７ 基板
５８ 発光素子
９０ ネジ
２１１ 正面プレート
２１２ 外壁
２１３，２１４,２１５ 隔壁
２１５ａ 開口部
５４１ フレーム
５４１ａ 開口部
５４２ 脱臭シート
Ｓ１ メインスペース
Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ スペース

Claims (4)

1. 一端側に吸気口、他端側に排気口が設けられた偏平形状の空気流路が形成されたハウジングと、前記ハウジング内の平面に対向して配置した光触媒が添加されたシート及び前記シート面に光を照射する光源とを具備して成ることを特徴とする脱臭装置。
2. 前記ハウジングの前記排気口側に、前記空気流路内の空気を、前記シートの表裏面に沿って循環させる送風手段を配置してなる請求項１記載の脱臭装置。
3. 前記光源は、基板と前記基板の表裏面に実装される複数の発光素子を有し、前記基板は、前記シートに対向して配置される請求項２記載の脱臭装置。
4. 前記基板の一側の面に対向して配置される第１シートと、前記基板の他側の面に対向して配置される第２シートを有する請求項３記載の脱臭装置。

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