JP2023015675A - 空気清浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気清浄の効果の低下を抑制しつつ、省エネルギー化と、光触媒フィルタ活性化用のＬＥＤの長寿命化を図る「空気清浄装置」を提供する。【解決手段】自動車のエアコンの吹出口を形成する吹出口ユニット１において、発光制御部１４２２は、自動車の空調制御装置７００から取得したエアコンの風量に応じて、エアコンの風量が大きくなるほど、ＬＥＤアレイ１４１から出射される、光触媒フィルタ１３２を活性化する光の光量が大きくなるように、ＬＥＤアレイ１４１を駆動するＬＥＤ駆動部１４２３を制御する。ＬＥＤアレイ１４１の出射する光は可視光であり、光触媒フィルタ１３２で反射した光の一部は、吹出口ユニット１が吹き出す風向／風量の調整用のフィン１１を通って、吹出口ユニット１の前方に漏れ出る。【選択図】図３

Description

本発明は、送風される空気を清浄する技術に関するものである。

送風される空気を清浄する技術としては、光触媒フィルタと光触媒フィルタを活性化するＬＥＤを内蔵した空気清浄機を、自動車の吹出口を覆うように取付け、自動車の吹出口から送風された空気が光触媒フィルタを通過して車室内に送られるようにする技術が知られている（たとえば、特許文献１）。

実用新案登録第３２０７９３８号公報

光触媒フィルタ活性化用のＬＥＤとしては短波長、高電圧のＬＥＤを用いる必要があることもあり、上述した空気清浄機には、高い清浄効果を得られるように強いパワーでＬＥＤを発光させ続けると、消費エネルギー（消費電力）が大きくなるのみならず、ＬＥＤの寿命が短くなるという課題があった。

また、ユーザが空気清浄の動作を直接的に認識することができないため、空気清浄機の有益性を感じてもらうことが難しいという課題もあった。一方、インジケータ等の空気清浄の動作を示す装置を設ければ、ユーザに空気清浄の動作を認識せしめることができるが、当該装置の追加分のコストの増加を招くこととなる。

そこで、本発明は、空気清浄の効果の低下を抑制しつつ、省エネルギー化と、光触媒フィルタ活性化用のＬＥＤの長寿命化を図ることと課題とする。
また、併せて、本発明は、コストの増加を抑制しつつ、ユーザに空気清浄の動作を直接的に認識せしめることを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、内部の空間より、外部に空気を吹き出す送風口を備えた空気清浄装置に、前記内部の空間に光を出射するＬＥＤと、前記内部の空間に配置された、前記ＬＥＤが出射する光で活性化され、当該空気清浄装置が吹き出す空気を清浄化する光触媒フィルタと、当該空気清浄装置が吹き出す空気の風量を検知する風量検知手段と、前記ＬＥＤが出射する光の光量を制御する光量制御手段とを備えたものである。ここで、当該光量制御手段は、前記風量検知手段が検知した空気の風量が大きいほど、光量が大きくなるように、前記ＬＥＤが出射する光の光量を制御する。

ここで、このような空気清浄装置では、前記ＬＥＤの出射する光を可視光とし、前記ＬＥＤが出射した光の一部が、前記送風口より外部に漏出するようにしてもよい。

また、この場合には、前記ＬＥＤが出射した光は直接には前記送風口より外部に漏出せず、前記ＬＥＤから前記光触媒フィルタに直接入射して当該光触媒フィルタで反射した光は直接には前記送風口より外部に漏出せず、前記ＬＥＤから前記光触媒フィルタに直接入射して当該光触媒フィルタで反射した光がさらに１度以上反射した光の少なくとも一部が前記送風口より外部に漏出するように構成してよい。

また、この場合には、前記ＬＥＤの出射する光は、青色に視認される光としてよい。
また、以上の空気清浄装置は、自動車のエアコンの吹出口を形成するものであってよい。
このような空気清浄装置によれば、風量が大きくなるほど、ＬＥＤから出射する光量を増加することにより、風量が小さく比較的低い空気清浄能力で充分な空気清浄効果が得られるときには、ＬＥＤの光量を小さくしてＬＥＤの省エネルギー化や長寿命化を図りつつ、風量が大きく充分な空気清浄効果の達成のために比較的高い空気清浄能力が必要なときには、ＬＥＤの光量を大きくして、当該充分な空気清浄効果を確保することできる。

また、ＬＥＤの出射する光を可視光とし、ＬＥＤの出射した光の一部が、前記送風口より外部に漏出するように構成した場合には、ユーザは、当該漏出する光より、空気清浄装置の空気清浄の動作を直接的に認識することができる。

また、漏出する光は、より強く空気清浄が行われているときほど強い光となるので、ユーザは、この光の強さより、空気清浄の強弱も直接的かつ動的に認識することができる。
よって、空気清浄装置に特段の装置を追加することなしに、ユーザに空気清浄装置の空気清浄の動作を直接的に認識せしめることができる。

以上のように、本発明によれば、空気清浄の効果の低下を抑制しつつ、省エネルギー化と、光触媒フィルタ活性化用のＬＥＤの長寿命化を図ることができる。
また、コストの増加を抑制しつつ、ユーザに空気清浄の動作を直接的に認識せしめることができる。

本発明の実施形態に係る吹出口ユニットの外観を示す図である。 本発明の実施形態に係るフィルタモジュールを示す図である。 本発明の実施形態に係るフィルタモジュールの装着手順を示す図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイと光触媒フィルタの関係を示す図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイと光触媒フィルタの配置の定め方を示す図である。 本発明の実施形態に係る吹出口ユニットを自動車のエアダクトに取り付けたようすを示す図である。 本発明の実施形態に係る発光制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る発光制御の態様を示す図である。 本発明の実施形態に係る二次以降の反射光を示す図である。 本発明の実施形態に係る吹出口ユニットの他の構成例を示す図である。

以下、本発明に係る吹出口ユニットの実施形態について説明する。
ここで、吹出口ユニットは、自動車のエアコンのエアダクトから送風される空気を車室内に導入するように自動車に取り付けられて、自動車のエアコンの吹出口を形成するユニットである。

図１に、本実施形態に係る吹出口ユニット１の外観を示す。
図中に示すように吹出口ユニット１の前後左右上下を定めるものとして、図１ａ１は吹出口ユニット１の前面を表し、図１ａ２は吹出口ユニット１の上面を表し、図１ａ３は吹出口ユニット１の後面を表し、図１ａ４は吹出口ユニット１の左側面を表す。ここで、吹出口ユニット１の右側面は、左側面と同様に表れる。

また、図１ｂ１は、前上方より斜視した吹出口ユニット１のようすを、図１ｂ２は後上方より斜視した吹出口ユニット１のようすを表している。
図示するように、吹出口ユニット１は、おおよそ直方体形状の、内部が中空空間となっている本体部１０を備えている。
本体部１０の前面には、中空空間と本体部１０の前方の空間との間の風路を形成する風向／風量の調整用のフィン１１が２つ設けられている。本体部１０の後面は開口である流入口１２を有し、この流入口１２は、自動車のエアコンのエアダクトに連結される。

次に、本体部１０の中空空間内には、フィルタモジュール１３が交換可能に、前方側端部が本体部１０の前面に露出した形態で配置されている。また、本体部１０の上部には光源基板１４が配置されている。

次に、図２に、フィルタモジュール１３の構成を示す。
図２ａ１はフィルタモジュール１３の前面を表し、図２ａ２はフィルタモジュール１３の上面を表し、図２ａ３はフィルタモジュール１３の後面を表し、図２ａ４はフィルタモジュール１３の左側面を表す。ここで、フィルタモジュール１３の右側面は、左側面と同様に表れる。

また、図２ｂは、前上方より斜視したフィルタモジュール１３のようすを示している。
図示するように、フィルタモジュール１３は、後方部分が上方に向かって湾曲した板状の部材であり、フレーム１３１と光触媒フィルタ１３２とを有する。
フレーム１３１は、前方部分より肉薄に形成された後方部分に開口を有し、この後方部分が上に向かって湾曲している。また、フレーム１３１の前方部分の前端部は、少し肉厚に形成されている。

そして、このフレーム１３１の後方部分の開口を覆うように、光触媒フィルタ１３２がフレーム１３１によって支持されている。光触媒フィルタ１３２は薄いシート状の部材であり通気性を備えている。

次に、図３ａに、図１ａ２のＡ-Ａによる、フィルタモジュール１３を装着していない状態の吹出口ユニット１の断面を示す。
図示するように、本体部１０の前面の下部には、フィルタモジュール１３を、本体部１０の中空空間内に導入するための開口部１５が設けられている。また、本体部１０の中空空間の左右の内壁には、中空空間内に向けて左右方向に少し突出した、開口部１５から挿入されたフィルタモジュール１３の左右側部を規定の配置位置に案内すると共に、規定の配置位置で支持するガイド１６が形成されている、また、本体部１０の中空空間の上の内壁には、規定の配置位置でフィルタモジュール１３の前方端部が嵌まり込む溝１７が形成されている。また、開口部１５の少し後ろの位置に、マグネットプッシュラッチなどの、本体部１０の中空空間内の規定の配置位置に配置されたフィルタモジュール１３を、その位置に拘束するラッチ１８が配置されている。

このような構成において、フィルタモジュール１３の初回装着時や交換時などにおける、フィルタモジュール１３の吹出口ユニット１への取付けは、次のように行う。
すなわち、図３ｂに示すように、フィルタモジュール１３の前端部を、本体部１０の前面下部の開口部１５に挿入し、図３ｂ、ｃに示すように、フィルタモジュール１３を回転しながら本体部１０の中空空間内に侵入させる、そして、フィルタモジュール１３が、図３ｄに示す規定の配置位置まで侵入すると、フィルタモジュール１３の前方端部が溝１７に嵌まり込むと共に、フィルタモジュール１３の前方部分の肉厚部分がラッチ１８にロックする。なお、ラッチ１８として、マグネットプッシュラッチを用いる場合には、フィルタモジュール１３の前方部分の肉厚部分の後端に磁石もしくは強磁性体を設けるようにする。

そして、ラッチ１８がロックすると、フィルタモジュール１３は、ガイド１６、溝１７、ラッチ１８の作用により、フィルタモジュール１３は、この図３ｄの規定の配置位置に拘束されるようになる。

ここで、図３ｄに示すフィルタモジュール１３の規定の配置位置は、フィルタモジュール１３の前端から後端に向かって、本体部１０の中空空間の下の内壁から上の内壁近くまで上方に湾曲し、おおよそ光触媒フィルタ１３２によって、本体部１０の中空空間を光触媒フィルタ１３２より後方の空間と前方の空間に区切る配置位置となっている。したがって、本体部１０の流入口１２から流入し、フィン１１を通って本体部１０の前方に送られる空気のおおよそは、光触媒フィルタ１３２を通過することとなる。

なお、フィルタモジュール１３の交換時などにおける、フィルタモジュール１３の吹出口ユニット１からの取り出しは、取付けと逆の手順で行うことができる。なお、ラッチ１８として、マグネットプッシュラッチ等のプッシュラッチを用いた場合には、フィルタモジュール１３を少し後方に押しやることにより、ラッチ１８によるフィルタモジュール１３の拘束は解除される。

このように本実施形態によれば、フィルタモジュール１３の形状を左右方向に見て上下に湾曲した形状としたので、フィルタモジュール１３を前面から本体部１０に抜き差しするだけで、フィルタモジュール１３の交換が行えるようになり、そのメンテナンス性が向上する。

次に、本体部１０の上部に設けられた光源基板１４には、ＬＥＤアレイと、ＬＥＤアレイの発光を制御する発光制御装置が搭載されている。
図１ａ２のＡ-Ａによる吹出口ユニット１の断面端を表す図４ａに示すように、ＬＥＤアレイ１４１は、光源基板１４の下面に、本体部１０の中空空間内の光触媒フィルタ１３２に光を照射し、光触媒フィルタ１３２を活性化するように設けられている。

ＬＥＤアレイ１４１は、図４ｂに示すように、左右方向に配列された複数のＬＥＤ１４１１から構成される。ＬＥＤ１４１１の一部は白色光を出射し、残りのＬＥＤ１４１１は波長４６０nm前後の青色光を出射する。
また、本体部１０の中空空間内の上部の内壁には、ＬＥＤアレイ１４１の照射範囲を限定する絞部材１９が設けられている。
ここで、絞部材１９は、ＬＥＤアレイ１４１の照射範囲を次のように限定するよう設ける。
すなわち、図５ａ１、ａ２に示すように上下前後を定めるものとして、図５ａ１、ａ２の曲面上の凹側の面上の位置Ｐに、位置Ｐにおける曲面の曲率中心ＣＰに向かう方向ＶＰ、すなわち、位置Ｐにおける曲面の凹側の法線方向ＶＰより前方の方向より位置Ｐに到来した光は、必ず後方に向かって反射する。

なお、平面の場合も同様であり、図５ｂ１、ａｂの平面上の位置Ｐに、位置Ｐにおける法線方向ＶＰより前方の方向より位置Ｐに到来した光は、必ず後方に向かって反射する。
そこで、規定の配置位置にあるフィルタモジュール１３の光触媒フィルタ１３２の、ＬＥＤアレイ１４１が出射した光により照射される範囲が、その範囲内の各位置が全て、その位置から光触媒フィルタ１３２の、その位置における曲率中心ＣＰに向かう方向より前方の方向のみより、ＬＥＤアレイ１４１が出射した光が到来する位置となるように、ＬＥＤアレイ１４１の照射範囲を限定するように絞部材１９は設ける。

たとえば、図５ｃに示すように、光触媒フィルタ１３２の曲率が一定であれば、その範囲内の各位置が全て、光触媒フィルタ１３２の曲率中心ＣＰに向かう方向より前方の方向のみより、ＬＥＤアレイ１４１が出射した光が到来する位置となるように、ＬＥＤアレイ１４１の照射範囲を限定するように絞部材１９は設ける。

このようにすることにより、ＬＥＤアレイ１４１の出射光の光触媒フィルタ１３２による一次反射光が、フィン１１を通って吹出口ユニット１の前方に漏れ出てしまうことを抑止することができる。ここで、光触媒フィルタ１３２による一次反射光は、比較的強度が強いので、このように吹出口ユニット１の前方に漏れ出てしまうことを抑止することにより、吹出口ユニット１の安全性が保たれる。

なお、たとえば、図５ｄに示すように光触媒フィルタ１３２を垂直に配置した場合には、ＬＥＤアレイ１４１の出射光で照射される光触媒フィルタ１３２の範囲が、空気のおおよそが通る範囲となるようにしつつ、光触媒フィルタ１３２による一次反射光がフィン１１を通って吹出口ユニット１の前方に漏れ出てしまうことを抑止することは困難である。

さて、以上説明してきた吹出口ユニット１は、図６ａに示すように自動車のエアコンのエアダクト６０に連結され、図６ｂに示すように、自動車のエアコンの吹出口を形成する。

図６ａに示すように、自動車のエアコンのエアダクト６０から吹出口ユニット１に送られた空気は、光触媒フィルタ１３２を通過し、フィン１１を通って自動車の車室内に送風される。光触媒フィルタ１３２は、ＬＥＤアレイ１４１の出射光で活性化されており、エアダクト６０から自動車の車室内に送られる空気は光触媒フィルタ１３２を通過する際に清浄化される。

次に、光源基板１４に搭載された発光制御装置について説明する。
図７に、発光制御装置１４２の構成を示す。
図示するように、発光制御装置１４２は、外部インタフェース１４２１、発光制御部１４２２、ＬＥＤ駆動部１４２３を備えている。
外部インタフェース１４２１は、自動車のエアコンを制御する空調制御装置７００に接続しており、空調制御装置７００からエアコンの現在の風量を取得する。
発光制御部１４２２は、外部インタフェース１４２１が取得した風量に応じて、ＬＥＤアレイ１４１の光量を制御するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号をＬＥＤ駆動部１４２３に出力する。

ＬＥＤ駆動部１４２３は、ＰＷＭ信号に従ってＬＥＤアレイ１４１を駆動し発光させる。
ここで、発光制御部１４２２は、外部インタフェース１４２１が取得した風量に応じた制御は次のように行う。
すなわち、発光制御部１４２２は、図８ａに示すように、エアコンの風量が大きくなるほど、ＬＥＤアレイ１４１から出射される光量が大きくなるように、ＰＷＭ信号でＬＥＤアレイ１４１の光量を制御する。

図８ｂに示すように、ＬＥＤアレイ１４１の光量が増加し、光触媒フィルタ１３２に照射される光量が増加すると、光触媒のバンドギャップを超えるエネルギーが増加し、光触媒フィルタ１３２がより活性化され、空気清浄能力が増大する。

したがって、このように、エアコンの風量が大きくなるほど、ＬＥＤアレイ１４１から出射する光量を増加することにより、風量が小さく比較的低い空気清浄能力で充分な空気清浄効果が得られるときには、ＬＥＤアレイ１４１の光量を小さくしてＬＥＤアレイ１４１の省エネルギー化や長寿命化を図りつつ、風量が大きく充分な空気清浄効果の達成のために比較的高い空気清浄能力が必要なときには、ＬＥＤアレイ１４１の光量を大きくして、当該充分な空気清浄効果を確保することできる。

したがって、本実施形態によれば、ＬＥＤアレイ１４１の省エネルギー化や長寿命化と、風量によらない良好な空気清浄効果の双方を両立することができる。
次に、上述のように、本実施形態の吹出口ユニット１は、安全性の担保のために、ＬＥＤアレイ１４１の出射光の光触媒フィルタ１３２による比較的強度の強い一次反射光が吹出口ユニット１の前方に漏れ出てしまうことを抑止している。

一方、本実施形態の吹出口ユニット１は、図９に示すように、一次反射光の反射光である二次反射光や、二次反射光の反射光である三次反射光などの、比較的強度の弱い二次以降の反射光については、その一部がフィン１１を通って吹出口ユニット１の前方に漏れ出るように構成している。

ここで、ＬＥＤアレイ１４１は白色光と青色光を出射するので、ＬＥＤアレイ１４１の光は可視でありユーザに青色の光として認識される。
したがって、ユーザは、吹出口ユニット１の前方に漏れ出る光より、空気清浄の動作を直接的に認識することができる。
また、吹出口ユニット１の前方に漏れ出る光は、上述したＬＥＤアレイ１４１の光量の制御により、より強く空気清浄が行われているときほど強い光となるので、ユーザは、この光の強さより、空気清浄の強弱も直接的かつ動的に認識することができる。
よって、吹出口ユニット１に、そのための特段の装置を追加することなしに、ユーザに空気清浄装置の空気清浄の動作を直接的に認識せしめることができる。

また、一般的に、青色は、集中力を高める色彩感情や、冷静、沈静につながる色彩感情を誘起するので、吹出口ユニット１から前方に漏れ出る青色の光によって優れた装飾的効果を得られると共に、ユーザの心理的安定性を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。
ここで、以上の実施形態の吹出口ユニット１には、図１０ａに示すように、吹出口ユニット１の前方に漏れ出る二次以降の反射光を増大させる、反射板や散乱板などの光学部材１０００を中空空間内に設けるようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、発光制御部１４２２において、空調制御装置７００から伝えられた風量に応じてＬＥＤアレイ１４１の光量を制御したが、これは、図１０ｂに示すように、エアコンから送られる風量を検出する風量センサ１１００を吹出口ユニット１に設け、発光制御部１４２２において、風量センサ１１００で検出した風量に応じて、風量が大きいほど光量が大きくなるように、ＬＥＤアレイ１４１の光量を制御するようにしてもよい。

ここで、吹出口ユニット１の構造としては、以上で示した吹出口ユニット１の構造の上下を反転した構造を用いるようにしてもよい。すなわち、本体部１０の、フィルタモジュール１３の挿入用の開口部１５をフィン１１の上方の位置に設け、フィルタモジュール１３の形状を、後方に進むほど下を向くように湾曲した形状としてもよい。
また、吹出口ユニット１の構造としては、以上で示した吹出口ユニット１のフィン１１の配置を除く構造の上下と左右の入れ替えた構造を用いるようにしてもよい。すなわち、フィルタモジュール１３の挿入用の開口部１５をフィン１１の左方の位置に設け、フィルタモジュール１３の形状を、後方に進むほど右を向くように湾曲した形状としてもよいし、フィルタモジュール１３の挿入用の開口部１５をフィン１１の右方の位置に設け、フィルタモジュール１３の形状を、後方に進むほど左を向くように湾曲した形状としてもよい。

また、以上の吹出口ユニット１の構成は、自動車のエアコンの吹出口を形成する吹出口ユニット１に限らず、任意の空気清浄装置の吹出口の構成として適用することができる。また、以上の吹出口ユニット１の風量に応じて光量を制御する構成は、光触媒を用いる任意の空気清浄装置に適用することができる。

１…吹出口ユニット、１０…本体部、１１…フィン、１２…流入口、１３…フィルタモジュール、１４…光源基板、１５…開口部、１６…ガイド、１７…溝、１８…ラッチ、１９…絞部材、６０…エアダクト、１３１…フレーム、１３２…光触媒フィルタ、１４１…ＬＥＤアレイ、１４２…発光制御装置、７００…空調制御装置、１０００…光学部材、１１００…風量センサ、１４１１…ＬＥＤ、１４２１…外部インタフェース、１４２２…発光制御部、１４２３…ＬＥＤ駆動部。

Claims (5)

1. 内部の空間より、外部に空気を吹き出す送風口を備えた空気清浄装置であって、
   前記内部の空間に光を出射するＬＥＤと、
   前記内部の空間に配置された、前記ＬＥＤが出射する光で活性化され、当該空気清浄装置が吹き出す空気を清浄化する光触媒フィルタと、
   当該空気清浄装置が吹き出す空気の風量を検知する風量検知手段と、
   前記ＬＥＤが出射する光の光量を制御する光量制御手段とを有し、
   当該光量制御手段は、前記風量検知手段が検知した空気の風量が大きいほど、光量が大きくなるように、前記ＬＥＤが出射する光の光量を制御することを特徴とする空気清浄装置。
2. 請求項１記載の空気清浄装置であって、
   前記ＬＥＤの出射する光は可視光であり、
   前記ＬＥＤが出射した光の一部は、前記送風口より外部に漏出することを特徴とする空気清浄装置。
3. 請求項２記載の空気清浄装置であって、
   前記ＬＥＤが出射した光は直接には前記送風口より外部に漏出せず、前記ＬＥＤから前記光触媒フィルタに直接入射して当該光触媒フィルタで反射した光は直接には前記送風口より外部に漏出せず、前記ＬＥＤから前記光触媒フィルタに直接入射して当該光触媒フィルタで反射した光がさらに１度以上反射した光の少なくとも一部が前記送風口より外部に漏出することを特徴とする空気清浄装置。
4. 請求項２または３記載の空気清浄装置であって、
   前記ＬＥＤの出射する光は、青色に視認される光であることを特徴とする空気清浄装置。
5. 請求項１、２、３または４記載の空気清浄装置であって、
   当該空気清浄装置は、自動車のエアコンの吹出口を形成していることを特徴とする空気清浄装置。

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