JP2019122930A - 流体フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電力消費量を改善できる流体フィルタ装置を提供する。【解決手段】 流体フィルタ装置は、流路において吸気口から排気口に至る気流を生成する吸気ファンと、吸気口及び排気口を塞いで流路を囲むように配置され吸気口における気流を濾過する環状のフィルタ帯体と、フィルタ帯体を吸気口及び排気口に沿って循環させる移動機構と、を含む。流体フィルタ装置は、吸気口に対向するフィルタ帯体の吸気口側フィルタ部分の目詰まりレベルを検出する目詰まりセンサと、目詰まりレベルが所定の閾値以上になるとき、フィルタ帯体を、吸気口側フィルタ部分が吸気口から離間するように間欠的に循環させる制御部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、流体フィルタ装置に関する。

特許文献１においては、装置内部を冷却するための空気を流す吸気口と排気口を装置対向側面に設け、前記吸気口から排気口に空気を流す空気供給ファンと、装置側面外周または内周を取り巻く様に塵埃を遮るロール状フィルタを設け、前記ロール状フィルタを装置側面外周または内周を取り巻く様に回転させるフィルタ移動機構を設けるフィルタ構造体が記載されている。このフィルタ構造体において、ロール状フィルタを回転移動させ前記排気口部に位置した時に、空気供給ファンによって、フィルタに付着した塵埃を吹き飛ばすことが提案されている。

特開２０１２−４０４８８号公報

上記の従来技術では、空気供給ファンによる装置内部の冷却が不十分である、という問題点があった。さらに、上記フィルタ構造体では、ロール状フィルタの吸気口部に清浄が必要な量の塵埃が溜まっているか不明であり、ロール状フィルタを移動させ清浄な部分まで移動させる場合、ユーザの目視による塵埃の溜量の判断か、あるいは、常時、循環回動させて無駄な電力を費やすという問題点があった。

本発明は、以上の従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、電力消費量を改善できる流体フィルタ装置を提供することを目的とする。

本発明の流体フィルタ装置は、吸気口から排気口に至る流路を画定する中空の筐体と、
前記流路において前記吸気口から前記排気口に至る気流を生成する吸気ファンと、
前記吸気口及び前記排気口を塞いで前記流路を囲むように配置され前記吸気口における前記気流を濾過する環状のフィルタ帯体と、
前記フィルタ帯体を前記吸気口及び前記排気口に沿って循環させる移動機構と、を含み、
前記吸気口に対向する前記フィルタ帯体の吸気口側フィルタ部分の目詰まりレベルを検出する目詰まりセンサと、
前記目詰まりレベルが所定の閾値以上になるとき、前記フィルタ帯体を、前記吸気口側フィルタ部分が前記吸気口から離間するように間欠的に循環させる制御部と、
を有することを特徴とする。

本発明の流体フィルタ装置によれば、電力消費量を改善できる流体フィルタ装置を提供できるという効果が得られる。

本発明による実施例１である流体フィルタ装置の概略を示す概略分解斜視図である。 図１の線ｘｘにおける流体フィルタ装置を示す概略断面図である。 実施例１である流体フィルタ装置の主要な構成を示すブロック図である。 実施例１である流体フィルタ装置のフィルタ清浄時における制御部の制御を示すフローチャート図である。 第２の実施例である流体フィルタ装置の概略を示す斜視図である（内部を透視できるように一部を一点鎖線および二点鎖線で示してある）。 図５の線ｘｘにおける流体フィルタ装置を示す概略断面図である。 第２の実施例である流体フィルタ装置の主要な構成を示すブロック図である。 第２の実施例の流体フィルタ装置の動作手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ本発明による実施例の流体フィルタ装置の一例である空冷ファン用フィルタ装置について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例において、実質的に同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（構成の説明）
図１は、実施例１である空冷ファン用フィルタ装置の概略を示す斜視図である（内部を透視できるように一部を一点鎖線および二点鎖線で示してある）。図２は、図１の線ｘｘにおける流体フィルタ装置を示す概略断面図である。

図１、図２に示すように、実施例１の流体フィルタ装置１０の装置筐体１０１は略長方体形状の外観を有している（内部を透視できるように装置筐体１０１は一点鎖線で示してある）。図１に示すように、装置筐体１０１の長手方向の平行に対向する面には、吸気口１０２及び排気口１０３が対向するように設けられている。

吸気口１０２近傍の装置筐体１０１の底面には吸気側のガイドブラケット１０４が立設され、ガイドブラケット１０４には吸気口１０２に対向する開口部が設けられ、これに同軸の吸気用ファン１０５が固定されている。

排気口１０３近傍の装置筐体１０１の底面には排気側のガイドブラケット１０６が立設され、ガイドブラケット１０６には排気口１０３に対向する開口部が設けられている。

吸気側のガイドブラケット１０４と排気側のガイドブラケット１０６との間の装置筐体１０１の底面には、制御部や電源等の発熱体１０８が固定されている。

装置筐体１０１の内部には、発熱体１０８を囲むように環状のフィルタ１０９が配置されている。環状のフィルタ１０９は、フィルタ移動機構ＦＴＭによって支持される。フィルタ移動機構ＦＴＭは、フィルタ１０９を支持、移動させる案内路として、フィルタ１０９を駆動させるガイドローラーシャフト１１０、１１１、１１２、１１３を備えている。ガイドローラーシャフト１１０、１１１、１１２、１１３は、それぞれ装置筐体１０１の底面の四隅近傍に立設されている。環状のフィルタ１０９は、例えば、軟質樹脂繊維から構成された不織布（単繊維が絡み合ってシート状になった柔軟性を有し屈曲可能のもの）であり、そのポーラスなる繊維空隙構造を利用した環状のフィルタ帯体である。

ガイドローラーシャフト１１０、１１１、１１２、１１３は駆動ベルト１１４により同期して駆動される。駆動ベルト１１４は、ガイドローラーシャフト１１０に固定されたドライブプーリー１１５と、ガイドローラーシャフト１１１、１１２、１１３に各々固定されたドリブンプーリー１１６とに掛け渡さている。ガイドローラーシャフト１１０にはドリブンギア１１７ａが固定され、ドリブンギア１１７ａはアイドルギア１１７ｂを介しドライブギア１１８にギア連結されている。ドライブギア１１８はギアードモーター１１９に固定されている。ギアードモーター１１９の回転により、駆動ベルト１１４を介してガイドローラーシャフト１１０、１１１、１１２、１１３が同期して駆動され、環状のフィルタ１０９がガイドローラーシャフト１１０、１１１、１１２、１１３の案内路に沿って循環する。

なお、ガイドローラーシャフト１１１、１１２の位置は取付調整が可能であり、ガイドローラーシャフト１１１、１１２の位置により、フィルタ１０９と駆動ベルト１１４のテンションを調整できる。

環状のフィルタ１０９は、吸気口１０２の内壁に形成されたガイド１０２ａ、１０２ｂとガイドブラケット１０４に形成されたガイド１０４ａ、１０４ｂとの間隙に挟まれるように案内される。環状のフィルタ１０９の吸気口側フィルタ部分は、吸気口１０２にて露出する。

環状のフィルタ１０９は、排気口１０３の内壁に形成されたガイド１０３ａ、１０３ｂとガイドブラケット１０６に形成されたガイド１０６ａ、１０６ｂとの間隙に挟まれるように案内される。環状のフィルタ１０９の排気口１０３側フィルタ部分は、排気口１０３にて露出する。

このように、フィルタ移動機構ＦＴＭは、ガイドを含むガイドブラケット１０４、１０６と、ガイドローラーシャフト１１０、１１１、１１２、１１３と、駆動ベルト１１４と、ドライブプーリー１１５と、ドリブンプーリー１１６と、ドリブンギア１１７ａと、アイドルギア１１７ｂと、ドライブギア１１８と、ギアードモーター１１９と、を含む。

環状のフィルタ１０９は、フィルタ移動機構ＦＴＭと共に、吸気口１０２からの吸気時の塵埃を内部に吸入しないようにするために配置されている。

さらに、流体フィルタ装置は、吸気口１０２側目詰まりセンサ１２０と排気口１０３側目詰まりセンサ２２１を備えている。吸気口側目詰まりセンサ１２０は、流体フィルタ装置１０のフィルタ１０９と吸気ファン１０５の間に配置されている。排気口側目詰まりセンサ２２１は、フィルタ１０９の外側の排気口１０３に設けられている。

（動作の説明）
装置筐体１０１の内部には、吸気口１０２から排気口１０３に至る流路が形成され、この流路には吸気口１０２側を上流側として、空気流方向に、環状のフィルタ１０９の一端、発熱体１０８、環状のフィルタ１０９の他端がこの順に配置される。吸気ファン１０５は、吸気口１０２から吸込んだ空気を排気口１０３から吹き出す構成とされている。

吸気ファン１０５が稼動して吸気口１０２から空気が吸い込まれ、その空気は環状のフィルタ１０９の一端（吸気口側フィルタ部分）を通過して発熱体１０８と接触する。発熱体１０８で暖められることによって熱気は環状のフィルタ１０９の他端を介して排気口１０３から外部に放出される。

四隅に設置されるガイドローラーシャフト１１０、１１１、１１２、１１３による環状のフィルタ１０９の案内路は、装置筐体１０１の前後で循環する周回路とされているので、フィルタのおもて面を外側に向けてフィルタ１０９が移動する。これにより、吸気ファン１０５によって吸気口１０２から吸い込まれた空気流が排気口１０３にてフィルタ１０９の他端に吹き付けられることで塵埃はフィルタ１０９のおもて面から遊離しやすくなる。すなわち、フィルタ移動機構ＦＴＭによって排気口１０３にてフィルタ１０９のおもて面が外向きになり、吸気ファン１０５の気流により、フィルタのおもて面に付着した塵埃を除去する。

図３は、流体フィルタ装置１０の主要な構成を示すブロック図である。流体フィルタ装置１０は、吸気ファン１０５、吸気口側目詰まりセンサ１２０、フィルタ移動機構ＦＴＭ、排気口側目詰まりセンサ２２１、制御部ＣＴＬを備えている。

制御部ＣＴＬは、フィルタ１０９の使用領域の切り替えに係わる情報処理のプログラムおよびデータを記憶したRAM（Random Access Memory）やROM（Read Only Memory）を備える。制御部ＣＴＬは、受信した流量センサ１２０の検出信号に基づき、フィルタ１０９の使用領域の切り替えに関する情報処理を行う。

流量センサ１２０は吸気口側フィルタ部分の目詰まりレベルを検出する手段である。流量センサ１２０は、筺体２の内部のフィルタ１０９の内側に配設され、流体フィルタ装置１０の開口部の近傍に配設されたフィルタ部分の目詰まりレベルを検出する。流量センサ１２０は出力信号を制御部ＣＴＬに送信する。

制御部ＣＴＬは、フィルタ移動機構ＦＴＭにおけるギアードモーター１１９の動作に係わる処理を行い、フィルタ１０９の使用領域を切り替えるための指示信号を生成し、ギアードモーター１１９に送信する。

指示信号に従いギアードモーター１１９は、制御部ＣＴＬから受信した信号に基づいてフィルタ１０９と係合された駆動機構を制御し、フィルタ１０９の使用領域の切り替えを行う。例えば、制御部ＣＴＬではギアードモーター１１９により、設定量（例えば、吸入口１０２の幅の距離）のフィルタ１０９を回転して、その使用領域を移動する。

制御部ＣＴＬでは、塵埃の付着等に起因するフィルタ１０９における使用領域のフィルタ部分の目詰まりの進み具合を、流量センサ１２０における測定値（目詰まりレベル検出値）に基づいて判定を行う。

フィルタ１０９の使用領域の切り替えは、フィルタ１０９の目詰まりレベル検出値が所定の閾値以上になった場合（流量が閾値以下になった場合）に、使用領域の切り替えに関する判定を行う。判定の結果、フィルタ１０９の目詰まりレベル検出値が所定の閾値以上の場合は、フィルタ１０９の使用領域の切り替え（循環）を行い、フィルタ１０９の目詰まりレベル検出値が所定の閾値未満の場合は、切り替えを行わない。

所定の閾値の設定は、例えば、流量が閾値以下になった場合にその値を記憶し、一旦、フィルタ１０９の使用領域の切り替えを行い、切り替えの前後におけるフィルタ１０９の目詰まりレベル検出値を記憶して比較することにより行うことができる。また、例えば、予め定められたテーブル（目詰まりレベル基準表）などを使用して目詰まりレベル検出値が所定の閾値を決定することもできる。

判定の結果、切り替え前後の目詰まりレベル検出値の差異が所定の閾値を超える場合は、流量の低下がフィルタ１０９の目詰まりに起因するものとして、循環させて、切り替えた状態で新しい領域のフィルタ部分を使用する。

流量センサ１２０の測定値は、気圧などの周辺環境の変化により影響を受けるため、流体フィルタ装置１０におけるフィルタ制御システム１００では、フィルタ１０９の切り替えの判定を行うことにより、流量センサ１２０の測定値を検証し、周辺環境の影響を除去している。これにより、フィルタ１０９の使用領域を確実かつ精度良く、効率的に切り替えることができ、フィルタ部分の無駄な消費を防止する。

つぎに、流体フィルタ装置の動作手順について、図４を用いて説明する。

流体フィルタ装置が動作を開始すると、制御部ＣＴＬは、装置筐体１０１の吸気口１０２に配設された吸気ファン１０５によりフィルタ１０９を介して流路に送風される空気の流量を測定し、フィルタ１０９の目詰まりレベルを検出する（ステップＳ１）。

次に、制御部ＣＴＬでは、目詰まりレベル検出値に基づいてフィルタ１０９の目詰まりレベルを判定する（ステップＳ２）。目詰まりレベル検出値と予め定められた閾値との比較を行い、目詰まりレベル検出値が閾値に達した場合および閾値を超えた場合（ステップＳ２：Ｙ）は、次の（ステップＳ３）に移行し、目詰まりレベル検出値が閾値に達しない場合（ステップＳ２：Ｎ）は、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ３では、制御部ＣＴＬが移動機構（ギアードモーター１１９）を動作させてフィルタ１０９を循環させ、フィルタ部分の使用領域を未使用領域へ切り替えを行う（ステップＳ３）。

次に、制御部ＣＴＬは、フィルタ１０９の外側の排気口１０３に設けた流量センサ２２１（排気口側目詰まりセンサ）によりフィルタ１０９から排気される空気の流量を測定し、フィルタ１０９の目詰まりレベル（排気口１０３側の目詰まりレベル）を検出する（ステップＳ４）。

次に、制御部ＣＴＬは使用後の状態のフィルタ部分の目詰まりレベル（通気性）を検証する（ステップＳ５）。

ステップ５では目詰まりレベル検出値と予め定められた閾値との比較を行い、目詰まりレベル検出値が閾値以上の場合（ステップＳ５：Ｙ）は、ステップＳ４に戻り、目詰まりレベル検出値が閾値未満になるまで、吸気ファン１０５に気流による吹き飛ばしを続ける。目詰まりレベル検出値が閾値未満になった場合（ステップＳ５：Ｎ）は、フィルタ清浄の制御を終了する。

以上の通り、空冷ファン用フィルタ装置は、装置筐体１０１の吸気口１０２および排気口１０３に近接してフィルタ部分が交換可能に配設されたフィルタ１０９と、フィルタ１０９の使用領域（フィルタ部分）を順次切り替える制御部ＣＴＬと、フィルタ１０９の目詰まりレベルを検出する風量計等の流量センサ１２０（目詰まりセンサ）と、制御部ＣＴＬの制御を行う制御部ＣＴＬとを備え、制御部は、流量センサ１２０における検出値が所定の閾値になった場合に、制御部ＣＴＬを動作させることによりフィルタ１０９の使用領域を切り替えてフィルタ１０９の目詰まりレベルを検出し、使用領域の切り替えと、フィルタ１０９の目詰まりを解消する機能を発揮することができる。

このような構成により、使用前のフィルタ部分の通気性との差異を検証したうえでフィルタ１０９の目詰まりレベルを判定することができる。したがって、空冷ファン用フィルタ装置の周辺環境の影響を受けることなく、フィルタ１０９の正確な目詰まりレベルを判定することができ、不必要なフィルタ１０９の使用領域の切り替えを防止し、多様な設置環境において使用可能な空冷ファン用フィルタ装置を実現することができる。

以上のように、空冷機構を搭載する装置筐体１０１において、発熱体１０８にて内部の温度が制御部に影響しないように、吸気ファン１０５を駆動させて外気を吸気して内部温度の上昇を抑える。その際、外気に含まれる塵埃を装置内部に入れないようフィルタ１０９にて濾過して取り除く。この繰り返しによって、フィルタ１０９に塵埃が蓄積され、吸入ファン１０５の風量が下がる。この風量がある閾値より下がったことを流量センサ１２０にて検出すると、ギアードモーター１１９を駆動して設定した量（例えば、吸入口１０２の幅の距離）のフィルタ１０９を移動させる。

第１の実施例によれば、流量センサ１２０にて吸入ファン１０５の直前の風量を計測して、フィルタ１０９に蓄積した塵埃を汚れとして検出することで、一定期間ではなく、環境に応じて汚れ具合の適正な時期でのフィルタ移動による濾過機能を保持することができる効果が得られる。また、濾過機能を最大限に活かすことができるため、メンテナンス周期を伸ばすことができる効果を得られる。

（構成の説明）
図５は、第２の実施例である空冷ファン用フィルタ装置の概略を示す斜視図である（内部を透視できるように一部を一点鎖線および二点鎖線で示してある）。図６は、図５の線ｘｘにおける流体フィルタ装置を示す概略断面図である。図７は、流体フィルタ装置１０の主要な構成を示すブロック図である。図８は、第２の実施例の流体フィルタ装置の動作手順を示すフローチャートである。

第２の実施例は、ガイドブラケット１０６に固定される排気用ファン２０７を更に加えて循環するフィルタ１０９に対して気流を増加させる排気用ファン２０７を制御する以外、第１の実施例と同様である。

（動作の説明）
図８に示すように、第２の実施例の流体フィルタ装置の動作手順は、第１の実施例の動作手順（図４）の排気口１０３側の目詰まりレベルを検出するステップＳ４の後に排気用ファン２０７の動作を行う（ステップＳ４ａ）ことを追加した以外、第１の実施例のものと同様である。すなわち、対面に配置した排気口１０３の位置にフィルタ１０９の塵埃にて汚れた部分（吸気口側フィルタ部分）が移動してきて、排気口１０３を塞ぐ際、排気ファン２０７からの風量を流量センサ２２１にて計測し、汚れを吹き除くように排気ファンの駆動デューティーを高め（ファン風量を上げて）フィルタ１０９に付着した塵埃を外部に吹き出す。そして、目詰まりレベル検出値が閾値未満になるまでステップ４を繰り返す。

以上にように第２の実施例によれば、第１の実施例に加えて、流量センサ２２１にて排気ファン２０７を通過したフィルタ１０９の風量を計測して、フィルタ１０９に蓄積した汚れを検出することで、排気ファン２０７の風量を制御してフィルタ１０９から塵埃を吹き剥がすことができる効果が得られる。また、濾過機能を再生することができるため、メンテナンス周期を更に伸ばすことができる効果を得られる。

上記の実施例では目詰まりセンサとして、吸気口側フィルタ部分の下流の気流の風量を直接検出する流量センサを用いているが、これには限定さない。例えば、目詰まりセンサとしては、吸気口側フィルタ部分に赤外線を照射して反射強度を検出する赤外線センサ（図示せず）を用いることができる。赤外線センサを目詰まりセンサに用いれば、検出すべきフィルタ部分の下流に常に配置しなければならない流量センサの制約が緩和される。

さらに、排気側の清浄手段としては、図示しないが、排気口１０３近傍のフィルタ部分に振動手段を設け、振動を付与して塵埃を浮き上がらせることも可能である。また、図示しないが、排気口１０３近傍のフィルタ部分の上流側（内側）にエアノズルを設置し、下流側に向かって局部的に高速の空気を吹き出してフィルタ部分のおもて面から塵埃を吹き飛ばすようにすることも可能である。

（利用形態の説明）
第１、第２の実施例では空冷ファンによる強制空冷の装置に適用した例を説明したが、水冷・油冷装置にも適用可能である。

１０…流体フィルタ装置
１０１…装置筐体
１０２…吸気口
１０２ａ、１０２ｂ、１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０６ａ、１０６ｂ…ガイド
１０３…排気口
１０４、１０６…ガイドブラケット
１０５…吸気用ファン
１０８…発熱体
１０９…フィルタ
１１０、１１１、１１２、１１３…ガイドローラーシャフト
１１４…駆動ベルト
１１５…ドライブプーリー
１１６…ドリブンプーリー
１１７ａ…ドリブンギア
１１７ｂ…アイドルギア
１１８…ドライブギア
１１９…ギアードモーター
１２０、２２１…流量センサ
２０７…排気用ファン

Claims (8)

1. 吸気口から排気口に至る流路を画定する中空の筐体と、
   前記流路において前記吸気口から前記排気口に至る気流を生成する吸気ファンと、
   前記吸気口及び前記排気口を塞いで前記流路を囲むように配置され前記吸気口における前記気流を濾過する環状のフィルタ帯体と、
   前記フィルタ帯体を前記吸気口及び前記排気口に沿って循環させる移動機構と、を含み、
   前記吸気口に対向する前記フィルタ帯体の吸気口側フィルタ部分の目詰まりレベルを検出する目詰まりセンサと、
   前記目詰まりレベルが所定の閾値以上になるとき、前記フィルタ帯体を、前記吸気口側フィルタ部分が前記吸気口から離間するように間欠的に循環させる制御部と、
   を有することを特徴とする流体フィルタ装置。
2. 前記目詰まりセンサは、前記吸気口側フィルタ部分の下流の気流の風量を直接検出する流量センサであることを特徴とする請求項１に記載の流体フィルタ装置。
3. 前記目詰まりセンサは、前記吸気口側フィルタ部分に赤外線を照射する赤外線センサであることを特徴とする請求項１に記載の流体フィルタ装置。
4. 前記排気口に対向する前記フィルタ帯体のフィルタ部分の目詰まりレベルを検出する排気口側目詰まりセンサを更に含み、
   前記制御部は、循環してくる前記吸気口側フィルタ部分を前記排気口側目詰まりセンサによって検知したとき、前記目詰まりレベルを前記所定の閾値未満となるように前記吸気ファンを駆動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の流体フィルタ装置。
5. 前記排気口に設けられた排気ファンと、前記排気口に対向する前記フィルタ帯体のフィルタ部分の目詰まりレベルを検出する排気口側目詰まりセンサとを更に含み、
   前記制御部は、循環してくる前記吸気口側フィルタ部分を前記排気口側目詰まりセンサによって検知したとき、前記目詰まりレベルを前記所定の閾値未満となるように前記排気ファンを駆動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の流体フィルタ装置。
6. 前記排気口側目詰まりセンサは、前記吸気口側フィルタ部分の下流の気流の風量を直接検出する流量センサであることを特徴とする請求項４又は５に記載の流体フィルタ装置。
7. 前記排気口側目詰まりセンサは、前記吸気口側フィルタ部分に赤外線を照射する赤外線センサであることを特徴とする請求項４又は５に記載の流体フィルタ装置。
8. 前記流路に配置された発熱アセンブリを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の流体フィルタ装置。

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