JP2019141377A - 空気清浄モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】紫外光を利用した、より好適な空気清浄モジュールを提供する。【解決手段】空気清浄モジュール１０は、吸気口２２および排気口２４を有し、吸気口２２と連通する第１処理室２６および排気口２４と連通する第２処理室２８を収容する筐体１２と、第１処理室２６と第２処理室２８の間に設けられ、第１処理室２６と第２処理室２８を連通する通気口３２が設けられる中間部材３０と、第１処理室２６内に設けられるフィルタ３４と、第２処理室２８内に設けられ、紫外光Ｂを発する光源４０と、を備える。中間部材３０は、紫外光を可視光に変換する蛍光体を含有する透光性材料で構成される窓部材を含み、窓部材は、光源からの紫外光の少なくとも一部を可視光に変換して第１処理室２６内に出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、空気清浄モジュールに関し、特に、紫外光を照射して空気を清浄化する技術に関する。

紫外光には殺菌能力があることが知られており、医療や食品加工の現場などでの殺菌処理に紫外光照射装置が用いられる。空気に紫外光を照射して空気を清浄化する装置も知られている。例えば、顔に装着するマスクのフィルタ部分に紫外線ＬＥＤを内蔵し、呼吸する空気を浄化するマスク型の装置が挙げられる。マスクの外部に紫外光が漏れるのを防ぐため、マスクのフィルタ部分で紫外光が遮蔽されるよう構成される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１３９４７８号公報

マスクのフィルタ部分で紫外光を遮蔽する構造を採用した場合、紫外光によるフィルタの劣化が懸念される。また、紫外光による殺菌性能を高めるために波長３５０ｎｍ以下の深紫外光を用いる場合、可視光とされる波長範囲外となるために紫外光を直接的に視認することが困難となり、紫外光が正常に出力されているかが分かりづらくなる。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、紫外光を利用した、より好適な空気清浄モジュールを提供することにある。

本発明のある態様の空気清浄モジュールは、吸気口および排気口を有し、吸気口と連通する第１処理室および排気口と連通する第２処理室を収容する筐体と、第１処理室と第２処理室の間に設けられ、第１処理室と第２処理室を連通する通気口が設けられる中間部材と、第１処理室内に設けられるフィルタと、第２処理室内に設けられ、紫外光を発する光源と、を備える。中間部材は、紫外光を可視光に変換する蛍光体を含有する透光性材料で構成される窓部材を含み、窓部材は、光源からの紫外光の少なくとも一部を可視光に変換して第１処理室内に出力する。

この態様によると、浄化対象の空気が吸気口、第１処理室、通気口、第２処理室および排気口の順に流れるため、第１処理室のフィルタおよび第２処理室の紫外光照射によって空気を浄化できる。第１処理室と第２処理室を隔てる中間部材を設けることで、紫外光の直接照射に起因するフィルタの劣化を抑制できる。また、光源の点灯時に中間部材の少なくとも一部を構成する窓部材が紫外光を可視光に変換するため、紫外光が正常に出力されているかを視覚的に分かりやすく示すことができる。

通気口は、中間部材を挟んで第１処理室および第２処理室が並ぶ方向と交差する方向に吸気口から離れた位置に設けられてもよい。光源は、通気口から排気口に向かう空気に紫外光を照射してもよい。

通気口の少なくとも一部は、窓部材を貫通してもよい。

中間部材は、通気口の少なくとも一部が設けられる通気部材をさらに含み、通気部材は、窓部材と異なる材料で構成されてもよい。

通気部材は、光触媒作用を有してもよい。

フィルタと窓部材の間に設けられる光触媒作用を有する部材をさらに備えてもよい。

本発明によれば、紫外光を利用した、より好適な空気清浄モジュールを提供できる。

実施の形態に係る空気清浄モジュールの構成を概略的に示す断面図である。 筐体の前面の構成を概略的に示す平面図である。 筐体の後面の構成を概略的に示す平面図である。 光源の構成を概略的に示す平面図である。 中間部材の構成を概略的に示す平面図である。 筐体の側面の構成を概略的に示す平面図である。 変形例に係る中間部材の構成を概略的に示す平面図である。 変形例に係る空気清浄モジュールの構成を概略的に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図１は、実施の形態に係る空気清浄モジュール１０の構成を概略的に示す図である。空気清浄モジュール１０は、筐体１２と、中間部材３０と、フィルタ３４と、光源４０とを備える。空気清浄モジュール１０は、筐体１２の吸気口２２から流入する空気を浄化して排気口２４から排出する。空気清浄モジュール１０は、フィルタ３４を用いて空気に含まれる微粒子等を除去するとともに、光源４０からの紫外光を空気に照射して殺菌する。空気清浄モジュール１０は、例えば、防塵マスクのフィルタカートリッジや、建物の換気口に取り付けるフィルタ装置として用いることができる。

筐体１２は、第１筐体１３および第２筐体１４を有する。第１筐体１３は、吸気口２２および排気口２４を有する。第１筐体１３は、吸気口２２と連通する第１処理室２６および排気口２４と連通する第２処理室２８を収容する。第１処理室２６と第２処理室２８の間は中間部材３０により仕切られる。中間部材３０には、第１処理室２６と第２処理室２８を連通する通気口３２が設けられる。第１筐体１３の形状は特に問わないが、図示する例において、第１筐体１３は円筒形状である。第１筐体１３は、例えば、円形状の前面１６と、前面１６に対向する円形状の後面１８と、円筒状の側面２０とを有する。吸気口２２は、前面１６に設けられ、排気口２４は、後面１８に設けられる。

第２筐体１４は、光源４０を駆動するための制御部４６および電源部４８を収容する。第２筐体１４は、第１筐体１３に対して固定されており、例えば、第１筐体１３の側面２０に取り付けられる。第２筐体１４の形状は特に問わないが、図示する例において、第２筐体１４は箱形状である。

図２は、筐体１２の前面の構成を概略的に示す平面図である。第１筐体１３の前面１６には複数の吸気口２２が設けられる。複数の吸気口２２は、第１筐体１３の前面１６の全体にわたって設けられ、円形状の前面１６に対応する複数の扇形状の開口で構成される。なお、吸気口２２の開口形状は特に問わず、三角形、四角形、六角形などの多角形であってもよいし、円形、楕円形、環状扇形などであってもよいし、これらの形状の組み合わせであってもよい。吸気口２２は、三角格子状または四角格子状に均一な間隔で並べられる複数の開口で構成されてもよい。

図３は、筐体１２の後面の構成を概略的に示す平面図である。第１筐体１３の後面１８には一つの排気口２４が設けられる。排気口２４は、吸気口２２とは対称的に、第１筐体１３の後面１８の一部箇所にのみ設けられる。例えば、後面１８の中央部に円形状の排気口２４が設けられる。図示する例では、排気口２４が一つだけ設けられているが、複数の排気口２４が後面１８に設けられてもよい。例えば、後面１８の中央部に複数の排気口２４が設けられてもよい。なお、排気口２４の開口形状は特に問わず、三角形、四角形、六角形などの多角形であってもよいし、円形、楕円形、環状扇形などであってもよい。

図１に戻り、フィルタ３４は、第１処理室２６内に設けられる。フィルタ３４は、少なくとも吸気口２２と通気口３２の間を塞ぐように設けられ、吸気口２２から通気口３２に向かう空気の経路上に配置される。図示する例において、フィルタ３４は、第１処理室２６の内部空間の全体を占めるように設けられる。フィルタ３４は、吸気口２２から流入する空気に含まれるチリやゴミ、微粒子等を除去する。フィルタ３４は、例えば、不織布や中空糸膜などで構成することができる。フィルタ３４は、除去可能となる粒子サイズの異なる複数種のエアフィルタの組み合わせで構成されてもよいし、抗菌加工等が施されていてもよい。フィルタ３４の少なくとも一部が光触媒作用を有してもよい。この場合、中間部材３０と隣接する箇所に光触媒フィルタが設けられてもよい。例えば、図示するフィルタ３４と中間部材３０の間に光触媒作用を有する部材が設けられてもよい。

光源４０は、第２処理室２８内に設けられる。光源４０は、第２処理室２８を通る空気に紫外光Ｂを照射する。光源４０は、複数の発光素子４２と、基板４４とを有する。複数の発光素子４２は、基板４４の実装面上に並んで配置されている。光源４０は、第１筐体１３の後面１８に取り付けられており、後面１８から中間部材３０に向けて紫外光Ｂを照射するよう配置される。

発光素子４２は、いわゆるＵＶ−ＬＥＤ（Ultra Violet-Light Emitting Diode）である。発光素子４２は、発光の中心波長またはピーク波長が約２００ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲に含まれ、殺菌効率の高い波長である２６０ｎｍ〜２９０ｎｍ付近の深紫外光を発することが好ましい。このような紫外光ＬＥＤとして、例えば、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）を用いたものが知られている。

制御部４６は、光源４０の動作を制御する。制御部４６は、複数の発光素子４２を駆動するための定電流回路を含み、各発光素子４２から所定強度の紫外光が出力されるように各発光素子４２の駆動電流値を制御する。電源部４８は、光源４０および制御部４６に電力を供給する。電源部４８は、例えば、リチウムイオン電池などの充放電可能な二次電池を備える。電源部４８は、商用電源等の外部電源から供給される交流電力を所定の電圧の直流電力に変換し、光源４０および制御部４６に電力供給するよう構成されてもよい。

図４は、光源４０の構成を概略的に示す平面図である。基板４４は、第１筐体１３の後面１８に対応する円形状を有する。基板４４の中央部には、第１筐体１３の排気口２４と連通する中央開口４５が設けられる。複数の発光素子４２は、基板４４の上に均一な間隔で並ぶように配置されている。

図１に戻り、中間部材３０は、第１筐体１３の内部に設けられる。中間部材３０は、第１処理室２６と第２処理室２８の間を仕切る隔壁である。中間部材３０は、紫外光を可視光に変換する蛍光体を含有する透光性材料で構成され、例えば、蛍光体を含有するガラス材料や樹脂材料で構成される。中間部材３０は、光源４０からの紫外光Ｂの少なくとも一部を吸収して可視光に変換し、光源４０からの紫外光Ｂがフィルタ３４に直接照射されるのを防ぐ。中間部材３０は、光源４０からの紫外光Ｂを可視光に変換することで、光源４０が点灯していることを視覚的に直接分かるようにする。中間部材３０は、可視光を透過する透光性材料で構成され、可視光を通す窓部材とも言える。

通気口３２は、中間部材３０を貫通し、第１処理室２６と第２処理室２８を連通させる。通気口３２は、排気口２４から離れた位置に設けられることが好ましく、中間部材３０を挟んで第１処理室２６と第２処理室２８が並ぶ方向（軸方向ともいう）と交差する方向（径方向ともいう）に排気口２４から離れた位置に設けられる。通気口３２を排気口２４から径方向に離れた位置に設けることで、通気口３２から排気口２４に向かう空気の経路を長くし、第２処理室２８を流れる空気により効率的に紫外光を照射できる。

図５は、中間部材３０の構成を概略的に示す平面図である。中間部材３０は、第１筐体１３の形状に対応する円板形状を有する。複数の通気口３２は、中間部材３０を貫通するように設けられる。複数の通気口３２は、図５に示す破線Ｄより外側の外周領域５２に設けられ、破線Ｄより内側の照射領域５０を避けて設けられる。照射領域５０は、複数の発光素子４２が設けられる領域に対応し、光源４０からの紫外光Ｂが主に入射する領域である。通気口３２を外周領域５２に設けられることで、光源４０からの紫外光Ｂが通気口３２を通じてフィルタ３４に照射されるのを防ぐことができる。また、通気口３２を外周領域５２に設けることで、通気口３２から排気口２４までの距離を大きくすることができ、光源４０からの紫外光Ｂが照射される経路を長くして殺菌効率を高めることができる。

図６は、筐体１２の側面２０の構成を模式的に示す平面図である。第１筐体１３の側面２０には複数の開口窓２１が設けられる。複数の開口窓２１は、中間部材３０に対応する位置に設けられ、中間部材３０の側面が筐体１２の外から視認可能となるように設けられる。開口窓２１において中間部材３０が外部に直接露出してもよいし、開口窓２１に可視光を透過する透明または半透明の部材が設けられてもよい。開口窓２１を設けることにより、空気清浄モジュール１０の動作中に中間部材３０が紫外光を吸収して生成する可視光を開口窓２１を通じて視認できる。これにより、光源４０が点灯していることを視覚的に分かりやすくできる。なお、開口窓２１が設けられなくてもよい。この場合も、中間部材３０から出力される可視光にフィルタ３４が照らされるため、フィルタ３４の裏側が発光しているかを否かを確認することで光源４０の動作状態を視覚的に確認できる。

つづいて、空気清浄モジュール１０の動作について説明する。吸気口２２から矢印Ａ１に沿って流入する空気は、第１処理室２６内のフィルタ３４を通過してゴミやチリ、微粒子等が除去される。フィルタ３４を通過した空気は、矢印Ａ２に沿って通気口３２を通過し、通気口３２から排気口２４に向けて流れる。光源４０は、通気口３２から排気口２４に向けて流れる空気に向けて紫外光Ｂを照射して殺菌する。第２処理室２８にて殺菌された空気は、矢印Ａ３に示されるように排気口２４から外部に排出される。中間部材３０は、光源４０からの紫外光Ｂの少なくとも一部を可視光に変換する。中間部材３０が発する可視光は開口窓２１を通じて筐体１２の外部に出力されるため、開口窓２１が発光しているか否かを確認することで光源４０の動作状態を視覚的に確認できる。

本実施の形態によれば、フィルタ３４と紫外光照射を組み合わせることで浄化性能のより優れた空気清浄モジュール１０を提供できる。また、光源４０の点灯時に開口窓２１から可視光が漏れ出るため、視認しづらい波長帯域の紫外光を用いる場合であっても、光源４０の動作状態を視覚的に直接確認できる。また、中間部材３０により紫外光が遮蔽されるため、紫外光が直接照射されることによるフィルタ３４の劣化を防ぐことができる。これにより、長期的に使用可能な空気清浄モジュール１０を提供できる。

図７は、変形例に係る中間部材１３０の構成を概略的に示す平面図である。本変形例では、中間部材１３０が窓部材１３６および通気部材１３８で構成される。窓部材１３６は、蛍光体を含有する透光性材料で構成される。通気部材１３８は、窓部材１３６の外周に取り付けられるリング形状の部材であり、窓部材１３６とは異なる材料で構成される。通気部材１３８の材料は特に問わないが、アルミニウム（Ａｌ）などの金属材料やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂材料で構成することができる。本変形例では、窓部材１３６を貫通する通気口が設けられず、窓部材１３６とは別体の通気部材１３８に通気口１３２が設けられる。本変形例においても、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

図８は、変形例に係る空気浄化モジュール２１０の構成を概略的に示す断面図である。本変形例では、排気口２２４が第１筐体１３の後面１８の中央部ではなく、後面１８の外周部に設けられる点で上述の実施の形態と相違する。また、本変形例では、中間部材２３０の中央部に通気部材２３８が設けられる点で上述の実施の形態と相違する。以下、本変形例について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明し、共通する内容は適宜記載を省略する。

中間部材２３０は、窓部材２３６および通気部材２３８で構成される。通気部材２３８は、中間部材２３０の中央部に設けられ、第１処理室２６と第２処理室２８を連通する通気口を有する。通気部材２３８は、例えば、多孔質材料で構成され、多孔質のセラミック材料等で構成される。通気部材２３８は、光触媒作用を有し、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の光触媒作用を有する材料が担持される。窓部材２３６は、リング形状を有し、通気部材２３８の外周に取り付けられる。窓部材２３６は、蛍光体を含有する透光性材料で構成される。

本変形例によれば、矢印Ａ２に沿って通気部材２３８を通過する空気を光触媒作用を利用して浄化できるため、浄化性能をより高めることができる。本変形例においても、窓部材２３６または通気部材２３８の少なくとも一方によりフィルタ３４に直接照射されうる紫外光Ｂを遮蔽できるため、紫外光によるフィルタ３４の劣化を抑制できる。また、光源４０からの紫外光Ｂにより窓部材２３６が可視光を出力するため、光源４０の動作状態を視覚的に分かりやすく示すことができる。

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

１０…空気清浄モジュール、１２…筐体、２２…吸気口、２４…排気口、２６…第１処理室、２８…第２処理室、３０…中間部材、３２…通気口、３４…フィルタ、４０…光源。

Claims (6)

1. 吸気口および排気口を有し、吸気口と連通する第１処理室および排気口と連通する第２処理室を収容する筐体と、
   前記第１処理室と前記第２処理室の間に設けられ、前記第１処理室と前記第２処理室を連通する通気口が設けられる中間部材と、
   前記第１処理室内に設けられるフィルタと、
   前記第２処理室内に設けられ、紫外光を発する光源と、を備え、
   前記中間部材は、紫外光を可視光に変換する蛍光体を含有する透光性材料で構成される窓部材を含み、前記窓部材は、前記光源からの紫外光の少なくとも一部を可視光に変換して前記第１処理室内に出力することを特徴とする空気清浄モジュール。
2. 前記通気口は、前記中間部材を挟んで前記第１処理室および前記第２処理室が並ぶ方向と交差する方向に前記吸気口から離れた位置に設けられ、
   前記光源は、前記通気口から前記排気口に向かう空気に紫外光を照射することを特徴とする請求項１に記載の空気清浄モジュール。
3. 前記通気口の少なくとも一部は、前記窓部材を貫通することを特徴とする請求項１または２に記載の空気清浄モジュール。
4. 前記中間部材は、前記通気口の少なくとも一部が設けられる通気部材をさらに含み、前記通気部材は、前記窓部材と異なる材料で構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の空気清浄モジュール。
5. 前記通気部材は、光触媒作用を有することを特徴とする請求項４に記載の空気清浄モジュール。
6. 前記フィルタと前記窓部材の間に設けられる光触媒作用を有する部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の空気清浄モジュール。

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