JP2022085188A - 空気清浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧水銀ランプを用いた空気清浄機において過冷却による発光の不安定化を抑制する。【解決手段】空気清浄機１０は、電極３１４、３１５を収容した収容部３１６、３１７を有する高圧水銀ランプ３１と、高圧水銀ランプ３１に向けて気流ｆを流す送風部４０と、気流ｆの流れ方向において、収容部３１６、３１７の上流側及び下流側の少なくとも一方に配置され、当該収容部３１６、３１７を覆う壁部（ランプホルダ３２、３３）とを備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、高圧水銀ランプを備える空気清浄機に関する。

従来、光学式の空気清浄機においては、紫外線ランプを採用した空気清浄機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６１－２７９２４８号公報

近年、空気清浄機の光源として高圧水銀ランプを採用することが検討されている。高圧水銀ランプは、他の光源と比べて出力が大きく、短時間での空気清浄が可能である。その反面、高圧水銀ランプは、使用時に高温化するため強制冷却が必要である。例えば空冷で強制冷却する場合、高圧水銀ランプが過冷却されることで発光が不安定となってしまい、所望の除菌性能を発揮できないおそれがある。

このため、本発明の目的は、高圧水銀ランプを用いた空気清浄機において過冷却による発光の不安定化を抑制することである。

本発明の一態様に係る空気清浄機は、電極を収容した収容部を有する高圧水銀ランプと、高圧水銀ランプに向けて気流を流す送風部と、気流の流れ方向において、収容部の上流側及び下流側の少なくとも一方に配置され、当該収容部を覆う壁部とを備える。

本発明に係る空気清浄機は、高圧水銀ランプに対する過冷却を抑え、発光の不安定化を抑制することができる。

実施の形態に係る空気清浄機の外観を示す説明図である。 実施の形態に係る空気清浄機の内部構造を示す模式断面図である。 紫外線照射部の概略構成を示す模式断面図である。 変形例１に係る空気清浄機において紫外線照射部の概略構成を示す模式断面図である。 変形例２に係る空気清浄機において、ランプホルダとは別体の壁部を示す模式断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る空気清浄機について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、添付の図面における各図は、模式的な図であり、必ずしも厳密に図示されたものでない。さらに、各図において、同一又は同様な構成要素については同じ符号を付している。

なお、以下の説明及び図面中において、空気清浄機１０における幅方向及び空気清浄機１０に備わる高圧水銀ランプ３１の軸方向（長手方向）をＸ軸方向と定義する。また、空気清浄機１０における奥行方向をＹ軸方向と定義する。また、空気清浄機１０における高さ方向をＺ軸方向と定義する。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（本実施の形態では直交）する方向である。このため、ＸＹ平面は水平面に対し平行となっている。また、以下の説明において、例えば、Ｘ軸プラス方向とは、Ｘ軸の矢印方向側（一方側）を示し、Ｘ軸マイナス方向とは、Ｘ軸プラス方向とは反対側（他方側）を示す。Ｙ軸方向やＺ軸方向についても同様である。

また、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、２つの方向が平行である、とは、当該２つの方向が完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行であること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。

（実施の形態）
［空気清浄機］
まず、本実施の形態に係る空気清浄機１０の構成について説明する。図１は実施の形態に係る空気清浄機１０の外観を示す説明図であり、図２は実施の形態に係る空気清浄機１０の内部構造を示す模式断面図である。具体的には、図１の（ａ）は、空気清浄機１０の正面図であり、図２の（ａ）は図１の（ａ）に対応する模式断面図である。図１の（ｂ）は、空気清浄機１０の側面図であり、図２の（ｂ）は図１の（ｂ）に対応する模式断面図である。

図１及び図２に示すように、空気清浄機１０は、筐体２０と、紫外線照射部３０と、送風部４０と、電源回路部５０とを備えている。

筐体２０は、紫外線照射部３０と、送風部４０と、電源回路部５０とを収容する矩形箱状のケースである。筐体２０の底部には、複数のキャスタ２１が設けられており、各キャスタ２１により筐体２０が床面上を移動自在となっている。筐体２０において、Ｘ軸方向で対向する一対の側壁部２２、２３には、外気を取り込むための吸気口２４と、清浄化された空気を排気するための排気口２５とが設けられている。筐体２０内において、吸気口２４の近傍には、送風部４０が配置されている。この送風部４０が駆動することにより、外気を吸気口２４から筐体２０内に取り込み、排気口２５から排出する気流ｆが筐体２０内に発生することになる。また、筐体２０内の下部には、電源回路部５０が配置されている。電源回路部５０は、送風部４０及び高圧水銀ランプ３１（後述）に対して電力を供給する電源供給部である。

紫外線照射部３０は、筐体２０内に取り込まれた空気に対し紫外線を照射することで当該空気を清浄する部位である。具体的には、紫外線照射部３０は、２００ｎｍ～２８０ｎｍ波長帯（ＵＶ－Ｃ）を含む光を照射することで、空気中に存在するウイルス及び細菌などを低減または不活性化する。

図３は、実施の形態に係る紫外線照射部３０の概略構成を示す模式断面図である。図３に示すように、紫外線照射部３０は、高圧水銀ランプ３１と、一対のランプホルダ３２、３３と、ダクト部３４とを備えている。

高圧水銀ランプ３１は、１気圧以上の水銀蒸気圧中の放電による発光を用いたランプであり、上述した２００ｎｍ～２８０ｎｍ波長帯（ＵＶ－Ｃ）を含む光を発光する。高圧水銀ランプ３１は、長尺な発光管３１１と、発光管３１１内に収容された一対の電極３１４、３１５と、発光管３１１の両端部に設けられた一対の口金３１２、３１３とを備えている。各口金３１２、３１３からは、各電極３１４、３１５に電気的に接続された電極端子が突出している。なお、各口金３１２、３１３には、各電極３１４、３１５に電気的に接続されたリード線が設けられていてもよい。

発光管３１１は、両端部が中央部よりも縮径されており、その両端部における縮径部分に各電極３１４、３１５が収容されている。このように、発光管３１１における両端部は、電極３１４、３１５を収容する収容部３１６、３１７である。発光管３１１において収容部３１６、３１７の間の部分は、直管状の部分である。口金３１２、３１３は、その先端部に電極端子が設けられた構造であってもよいし、リード線が外部に引き出された構造であってもよい。高圧水銀ランプ３１は、ダクト部３４内に収容されており、その軸方向がＸ軸方向に沿うように配置されている。

一対のランプホルダ３２、３３は、高圧水銀ランプ３１の各口金３１２、３１３に機械的に接続されることで高圧水銀ランプ３１を所定の姿勢で保持する部位である。一対のランプホルダ３２、３３は、電源回路部５０に電気的に接続されており、高圧水銀ランプ３１の各口金３１２、３１３に設けられた電極端子に対して電力を供給する。各ランプホルダ３２、３３は、略円筒状に形成されており、その内部に各口金３１２、３１３の先端部が装着される。このため、各口金３１２、３１３の基端部は、各ランプホルダ３２、３３から露出している。各ランプホルダ３２、３３の外径は、各収容部３１６、３１７の外径よりも大きいために、高圧水銀ランプ３１の軸方向視（Ｘ軸方向視）においては、各収容部３１６、３１７が各ランプホルダ３２内に収まることになる。換言すると、各ランプホルダ３２、３３は、Ｘ軸方向視で各収容部３１６、３１７を覆っている。

ダクト部３４は、筐体２０内に収容され、吸気口２４から排気口２５までの空気の流路を形成する部位である。ダクト部３４は、軸心がＸ軸方向に平行となる姿勢で筐体２０内に配置されている。これにより、ダクト部３４内を流れる気流ｆの流れ方向は、Ｘ軸方向に沿う方向となる。ダクト部３４内には、高圧水銀ランプ３１が配置されている。高圧水銀ランプ３１は、その軸心がダクト部３４の軸心と概ね同軸となる姿勢で配置されている。つまり、高圧水銀ランプ３１は、その軸方向が気流ｆの流れ方向に沿うように配置されている。このため、高圧水銀ランプ３１の発光管３１１に対して気流ｆがスムーズに流れることになる。

また、高圧水銀ランプ３１が水平面に対して傾斜していると、発光管３１１内の水銀蒸気が低い方の収容部に向けて偏ることになる。この偏りは、安定した発光性能を発揮するうえで好ましくない。本実施の形態では、高圧水銀ランプ３１は、その軸方向が気流ｆの流れ方向、つまりＸ軸方向に沿うように配置されている。Ｘ軸方向は水平面に平行な方向であるので、高圧水銀ランプ３１は水平面に対して傾いていない姿勢で配置されることとなる。これにより、発光管３１１内の水銀蒸気も偏りにくくなり、安定した発光性能を発揮することができる。

ダクト部３４は、第一管部３４１と一対の第二管部３４２、３４３とを備えている。第一管部３４１は、略筒状に形成された部位であり、Ｘ軸方向視で高圧水銀ランプ３１の発光管３１１の全周を囲んでいる。第一管部３４１の両端部にはそれぞれ第二管部３４２、３４３が連続して設けられている。

第二管部３４２は、第一管部３４１において気流ｆの上流側の端部に連続する錐台筒状の部位である。第二管部３４２と吸気口２４との間においても、壁体２８により囲まれており、気流ｆの流路が形成されている（図２参照）。この壁体２８内には、送風部４０が配置されている。また、第二管部３４２内には、ランプホルダ３２及び当該ランプホルダ３２に接続された高圧水銀ランプ３１の発光管３１１の収容部３１６が配置されている。

第二管部３４２の内面は、第一管部３４１に向けて徐々に縮小するテーパー面３４２ａとなっている。つまり、第二管部３４２においては、上流側の端部の内部寸法が最も大きく、下流側の端部の内部寸法が最も小さい。第二管部３４２の下流側の端部は、第一管部３４１に連続しているため、当該下流側の端部の内部寸法は、第一管部３４１の内部寸法と同等となっている。このように、第一管部３４１の内部寸法は、第二管部３４２の最大の内部寸法よりも小さい。また、第一管部３４１の内部寸法は、第二管部３４２の最小の内部寸法以下である。

第二管部３４３は、第一管部３４１において気流ｆの下流側の端部に連続する錐台筒状の部位である。第二管部３４３と排気口２５との間においても、壁体２９により囲まれており、気流ｆの流路が形成されている（図２参照）。この壁体２９の下方に電源回路部５０が配置されている。また、第二管部３４３内には、ランプホルダ３３及び当該ランプホルダ３３に接続された高圧水銀ランプ３１の発光管３１１の収容部３１７が配置されている。

第二管部３４３の内面は、第一管部３４１に向けて徐々に縮小するテーパー面３４３ａとなっている。つまり、第二管部３４３においては、下流側の端部の内部寸法が最も大きく、上流側の端部の内部寸法が最も小さい。第二管部３４３の上流側の端部は、第一管部３４１に連続しているため、当該上流側の端部の内部寸法は、第一管部３４１の内部寸法と同等となっている。このように、第一管部３４１の内部寸法は、第二管部３４３の最大の内部寸法よりも小さい。また、第一管部３４１の内部寸法は、第二管部３４３の最小の内部寸法以下である。

［気流の流れ］
次に、送風部４０が駆動することで発生するダクト部３４内の気流ｆの流れについて説明する。気流ｆは、筐体２０内において吸気口２４から排気口２５までの空気の流れである。具体的には、吸気口２４から進入し、壁体２８、ダクト部３４及び壁体２９を通過して排気口２５から排気される空気の流れである。

壁体２８を通過した気流ｆは、ダクト部３４の上流側の第二管部３４２を通過する。この際、気流ｆは、第二管部３４２のテーパー面３４２ａにより、徐々に流速を速めながら、第一管部３４１に導入されて高圧水銀ランプ３１の発光管３１１まで案内される。これにより、第一管部３４１内では流速が速まった気流ｆにより、発光管３１１において各収容部３１６、３１７の間の部分が効果的に冷却される。これにより、発光管３１１内の水銀蒸気圧を制御するとともに、発光管３１１を保護することができる。

ここで、上流側のランプホルダ３２は、収容部３１６よりも上流側の位置に配置されており、Ｘ軸方向視で収容部３１６を覆っている。このため、ランプホルダ３２は、収容部３１６に向かう気流ｆを遮り、収容部３１６の近傍で気流ｆを淀ませる。この淀みにより、収容部３１６に対する冷却性が抑制される。これにより、収容部３１６内の電極３１４の温度低下を抑え、熱電子の放出を安定化することができる。

また、第一管部３４１を通過した気流ｆは、下流側の第二管部３４３を通過する。この際、気流ｆは、第二管部３４３のテーパー面３４３ａにより、徐々に流速を弱めながら、壁体２９に導入され、最終的に排気口２５から筐体２０外へと排気される。

ここで、下流側のランプホルダ３３は、収容部３１７よりも下流側の位置に配置されており、Ｘ軸方向視で収容部３１７を覆っている。ランプホルダ３３は、気流ｆを乱流として当該気流ｆがスムーズに収容部３１７を通過するのを遮ることとなる。特に、ランプホルダ３３では、第二管部３４３のテーパー面３４３ａにより気流ｆの流速が弱められているので、その乱流発生効果も高い。これにより、収容部３１７の近傍では気流ｆが淀むため、収容部３１７に対する冷却性が抑制される。これにより、収容部３１７内の電極３１５の温度低下を抑え、熱電子の放出を安定化することができる。

［効果等］
以上のように、本実施の形態に係る空気清浄機１０は、電極３１４、３１５を収容した収容部３１６、３１７を有する高圧水銀ランプ３１と、高圧水銀ランプ３１に向けて気流ｆを流す送風部４０と、気流ｆの流れ方向において、収容部３１６、３１７の上流側及び下流側に配置され、当該収容部３１６、３１７を覆う壁部（ランプホルダ３２、３３）とを備えている。

これによれば、気流ｆを淀ませるための壁部（ランプホルダ３２、３３）が、収容部３１６の上流側及び収容部３１７の下流側のそれぞれに設けられているので、これにより各収容部３１６、３１７に対する冷却性を抑制することができる。したがって、各収容部３１６、３１７内の電極３１４、３１５の温度低下が抑えられ、熱電子の放出を安定化することができる。このように、高圧水銀ランプ３１に対する過冷却を抑え、発光の不安定化を抑制することができる。

また、壁部は、高圧水銀ランプ３１を保持するランプホルダ３２、３３に設けられている。

これによれば、ランプホルダ３２、３３によって収容部３１６、３１７の近傍の気流ｆを淀ませることができるので、別途、専用の壁部を設けなくとも、高圧水銀ランプ３１に対する過冷却を抑制することができる。

また、高圧水銀ランプ３１は、当該高圧水銀ランプ３１の軸方向が気流ｆの流れ方向に沿うように配置されている。

これによれば、高圧水銀ランプ３１が、その軸方向が気流ｆの流れ方向に沿うように配置されているので、高圧水銀ランプ３１の発光管３１１に対して気流ｆをスムーズに流すことができる。したがって、発光管３１１において収容部３１６、３１７の間の部分に対する冷却性を高めることができる。

また、高圧水銀ランプ３１は、当該高圧水銀ランプ３１の軸方向が水平面に沿うように配置されている。

これによれば、高圧水銀ランプ３１が水平面に対して傾いていない姿勢で配置されることとなる。これにより、高圧水銀ランプ３１の発光管３１１内の水銀も偏りにくくなり、安定した発光性能を発揮することができる。

また、空気清浄機１０は、高圧水銀ランプ３１及び壁部を囲むダクト部３４を有している。ダクト部３４は、高圧水銀ランプ３１を囲む第一管部３４１と、第一管部３４１において、流れ方向の上流側及び下流側のそれぞれの端部に連続する第二管部３４２、３４３とを備えている。第一管部３４１の内部寸法は、第二管部３４２、３４３の最大の内部寸法よりも小さい。

これによれば、第一管部３４１の内部寸法が第二管部３４２、３４３の最大の内部寸法よりも小さいので、第一管部３４１内における気流ｆの流速を、第二管部３４２、３４３よりも高速にすることができる。したがって、各収容部３１６、３１７の過冷却を抑制しつつ、第一管部３４１内に配置された高圧水銀ランプ３１の発光管３１１を効率よく冷却することができる。

また、第二管部３４２、３４３は、第一管部３４１に向けて徐々に縮小するテーパー面３４２ａ、３４３ａを有している。

これによれば、各第二管部３４２、３４３のテーパー面３４２ａ、３４３ａにより高圧水銀ランプ３１の発光管３１１まで気流ｆをスムーズに案内することができる。これにより、発光管３１１をより効率よく冷却することができる。

［変形例１］
次に、空気清浄機の変形例１について説明する。なお、以降の説明において、上記実施の形態に係る空気清浄機１０と同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図４は、変形例１に係る空気清浄機において紫外線照射部３０Ａの概略構成を示す模式断面図である。具体的には、図４は図３に対応する図である。図４に示すように、変形例１では、紫外線照射部３０Ａが一対の整流カバー３５、３６を有している点で上記実施の形態と異なる。

具体的には、整流カバー３５は、ランプホルダ３２の直上流に配置されている。整流カバー３５は、ランプホルダ３２から離れるにつれて先細る形状に形成されている。整流カバー３５は、Ｘ軸方向視においてランプホルダ３２を覆うように配置されている。整流カバー３５により、気流ｆは、ランプホルダ３２に至るまでの間に流れが整えられる。前述したように、整流カバー３５は、ランプホルダ３２から離れるにつれて先細る形状に形成されているので、その整流効果も高い。これにより、気流ｆがランプホルダ３２に至るまでにスムーズに流れることになるために、ダクト部３４内の全体的な流れを安定化することができる。

一方、整流カバー３６は、ランプホルダ３３の直下流に配置されている。整流カバー３６は、ランプホルダ３３から離れるにつれて先細る形状に形成されている。整流カバー３６は、Ｘ軸方向視においてランプホルダ３３を覆うように配置されている。整流カバー３６により、気流ｆは、ランプホルダ３３を通過してからの流れが整えられる。前述したように、整流カバー３６は、ランプホルダ３３から離れるにつれて先細る形状に形成されているので、その整流効果も高い。これにより、気流ｆがランプホルダ３３を通過してからスムーズに流れることになるために、ダクト部３４内の全体的な流れを安定化することができる。

なお、整流カバー３５、３６の形状は、気流ｆを整えることができるのであれば如何様でもよい。また、変形例１では、ランプホルダ３２、３３のそれぞれに整流カバー３５、３６が設けられている場合を例示したが、ランプホルダ３２、３３の一方にのみ整流カバーが設けられていてもよい。

［変形例２］
次に、空気清浄機の変形例２について説明する。なお、以降の説明において、上記実施の形態に係る空気清浄機１０と同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図５は、変形例２に係る空気清浄機において、ランプホルダ３２、３３とは別体の壁部３７、３８を示す模式断面図である。図５に示すように、変形例２では、気流ｆ１の流れ方向は、Ｚ軸方向に沿う方向となっている。壁部３７は、筒状に形成されており、一方のランプホルダ３２及び収容部３１６を囲む位置に配置されている。また、壁部３８は、筒状に形成されており、他方のランプホルダ３３及び収容部３１７を囲む位置に配置されている。また、各壁部３７、３８は、高圧水銀ランプ３１の発光管３１１を露出させている。この場合においても、各壁部３７、３８は、各収容部３１６、３１７の近傍で気流ｆ１を遮って淀ませる。これにより、各収容部３１６、３１７に対する冷却性を抑制することができる。したがって、高圧水銀ランプ３１に対する過冷却を抑え、発光の不安定化を抑制することができる。

なお、変形例２においては、筒状の壁部３７、３８を例示したが、収容部３１６、３１７の近傍で気流ｆ１を淀ませるのであればその形態は如何様でもよい。例えば、各収容部３１６、３１７において気流ｆ１の上流側及び下流側の少なくとも一方に配置された平板あるいは曲板を壁部としてもよい。

（その他）
以上、本発明の実施の形態に係る空気清浄機１０について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではなく、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記実施の形態では、気流ｆを淀ませるための壁部（ランプホルダ３２、３３）が、収容部３１６の上流側及び収容部３１７の下流側のそれぞれに設けられている場合を例示した。しかし、壁部は、収容部３１６の上流側及び収容部３１７の下流側の一方にのみ設けられていてもよい。この場合においても、収容部３１６、３１７に対する一定の冷却抑制効果を得ることができる。

また、上記実施の形態では、ランプホルダ３２、３３を壁部とする場合を例示したが、収容部３１６、３１７の近傍で気流ｆを淀ませる専用の壁部を設けてもよい。

また、上記実施の形態では、軸方向が気流ｆの流れ方向に沿う姿勢で高圧水銀ランプ３１が配置されている場合を例示したが、軸方向は気流ｆの流れ方向に沿っていなくてもよい。

また、上記実施の形態では、軸方向が水平面に沿う姿勢で高圧水銀ランプ３１が配置されている場合を例示したが、軸方向は水平面に沿っていなくてもよい。

また、上記実施の形態では、第一管部３４１、第二管部３４２、３４３を有したダクト部３４を例示したが、高圧水銀ランプ３１及び壁部を囲むのであればダクト部の形態は如何様でもよい。

なお、上記実施の形態及びその変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

１０ 空気清浄機
２０ 筐体
２１ キャスタ
２２、２３ 側壁部
２４ 吸気口
２５ 排気口
２８、２９ 壁体
３０、３０Ａ 紫外線照射部
３１ 高圧水銀ランプ
３２、３３ ランプホルダ（壁部）
３４ ダクト部
３５、３６ 整流カバー
３７、３８ 壁部
４０ 送風部
５０ 電源回路部
３１１ 発光管
３１２、３１３ 口金
３１４、３１５ 電極
３１６、３１７ 収容部
３４１ 第一管部
３４２、３４３ 第二管部
３４２ａ、３４３ａ テーパー面

Claims (8)

1. 電極を収容した収容部を有する高圧水銀ランプと、
   前記高圧水銀ランプに向けて気流を流す送風部と、
   気流の流れ方向において、前記収容部の上流側及び下流側の少なくとも一方に配置され、当該収容部を覆う壁部とを備える
   空気清浄機。
2. 前記壁部は、前記高圧水銀ランプを保持するランプホルダに設けられている
   請求項１に記載の空気清浄機。
3. 前記高圧水銀ランプは、当該高圧水銀ランプの軸方向が前記気流の流れ方向に沿うように配置されている
   請求項１または２に記載の空気清浄機。
4. 前記高圧水銀ランプは、当該高圧水銀ランプの軸方向が水平面に沿うように配置されている
   請求項３に記載の空気清浄機。
5. 前記高圧水銀ランプ及び前記壁部を囲むダクト部を有し、
   前記ダクト部は、前記高圧水銀ランプを囲む第一管部と、
   前記第一管部において、前記流れ方向の上流側及び下流側の少なくとも一方の端部に連続する第二管部とを備え、
   前記第一管部の内部寸法は、前記第二管部の最大の内部寸法よりも小さい
   請求項１～４のいずれか一項に記載の空気清浄機。
6. 前記第二管部は、前記第一管部に向けて徐々に縮小するテーパー面を有する
   請求項５に記載の空気清浄機。
7. 前記流れ方向において、前記壁部の上流側及び下流側の少なくとも一方に配置され、前記壁部を覆う整流カバーを有する
   請求項１～６のいずれか一項に記載の空気清浄機。
8. 前記整流カバーは、前記壁部から離れるにつれて先細る形状を有する
   請求項７に記載の空気清浄機。

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