JP2024050217A - 空気処理装置 - Google Patents

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直生 福田
寛和 大武
達也 小西
章裕 藤原
彩弥香 冨山
淳 佐々木
雄右 柴原
卓馬 松本
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Abstract

Figure 2024050217000001
【課題】人に圧迫感を与えることを抑制可能な空気処理装置を提供する。
【解決手段】実施形態の空気処理装置は、照明部と、空気処理部と、を備える。照明部は、照明吸排気部を備える天板と、天板の一方の面側に配設される照明器具と、を備える。空気処理部は、空気処理吸排気口を備え、照明吸排気部と、空気処理吸排気部と、が少なくとも一部が連通するように天板の他方の面側に配設される筐体と、筐体内に配設され、天板の一方の面側から筐体内へ向かう空気の流れ、又は筐体内から天板の一方の面側へ向かう空気の流れを生成する送風機と、筐体内に配設され、筐体内に紫外線を照射する空気処理光源と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、空気処理装置に関する。
従来、部屋などの空間の天井に配設され、紫外線照射や光触媒などの作用により空間内の空気を除菌する空気処理装置が知られている。このような空気処理装置が、例えば天井面や壁面よりも居住空間側に配設され、または、人が視認できる状態で天井等に配設されると室内にいる人に圧迫感を与えてしまうという問題点があった。
特開2022-062344号公報
本発明が解決しようとする課題は、人に圧迫感を与えることを抑制可能な空気処理装置を提供することである。
実施形態の空気処理装置は、照明部と、空気処理部と、を備える。照明部は、照明吸排気部を備える天板と、天板の一方の面側に配設される照明器具と、を備える。空気処理部は、空気処理吸排気口を備え、照明吸排気部と、空気処理吸排気部と、が少なくとも一部が連通するように天板の他方の面側に配設される筐体と、筐体内に配設され、天板の一方の面側から筐体内へ向かう空気の流れ、又は筐体内から天板の一方の面側へ向かう空気の流れを生成する送風機と、筐体内に配設され、筐体内に紫外線を照射する空気処理光源と、を備える。
実施形態によれば、人に圧迫感を与えることを抑制可能な空気処理装置を提供することが期待できる。
一実施形態を示す空気処理装置の斜視図である。 一実施形態を示す空気処理装置を下方から見た状態を示す図である。 一実施形態を示す空気処理装置を天井に配設した状態を示す断面図である。 一実施形態を示す空気処理部の断面図である。 第2の実施形態の空気処理装置を下方から見た状態を示す図である。 第2の実施形態の空気処理装置を天井に配設した状態を示す断面図である。
以下、空気処理装置1の一実施形態を、図面を参照して説明する。空気処理装置1は、部屋などの所定の空間の壁面や天井に配設され、光触媒作用により空間の空気を除菌、脱臭したり、紫外線照射により空間の空気を殺菌したりする。本実施形態において、空気処理とは、空気に対して、除菌、脱臭、殺菌の少なくともいずれか1つの処理を行うことを指す。なお、除菌、殺菌は、菌を減らす処理の一例として挙げており、除菌、殺菌という用語に限定されるものではなく、滅菌、減菌など、適宜置き換えが可能である。また、以下では、空気処理装置1を空間の天井に配設した状態を用いて説明を行うが、空気処理装置1は、壁面などに配設されてもよい。
まず、第1の実施形態の空気処理装置1について説明する。図1~図3に空気処理装置1を示す。図1は、空気処理装置1を上方から見た状態の斜視図であり、図2は、空気処理装置1を下方から見た状態の正面図である。図3は、空気処理装置1を天井100に配設した状態を示す断面図である。空気処理装置1は、照明部10と、空気処理部20と、を備える。照明部10は、天壁11と、周壁12と、照明器具13と、反射板14と、照明吸排気部15と、を備え、天壁11と、周壁12と、によって照明部10の外郭であるフレーム部を形成する。空気処理装置1は、一部が天井100の天井面101より下方に位置し、空気処理部20を含む一部が天井面101より上方に位置するように配設される。例えば、図3に示すように、周壁12の一部のみが天井面101より下方に位置し、それ以外は天井面101より上方に位置するように配設される。また、天井面101に天壁11を取付け、天井面101に設けられた穴を介して空気処理部20が天井面101より上方に位置するように配設されてもよい。この場合、空気処理部20のみが天井面101より上方に位置し、それ以外は天井面101より下方に位置する。
天壁11は、矩形状の外形となっている。そして、天壁11は、矩形状の外形を構成する矩形(四角形)の平面部と、その平面部の4辺を下方(重力方向)に折り曲げたそれぞれの(4つの)折り曲げ部と、から成る。平面部の上側面(折り曲げ部が折り曲げられる方向とは反対方向の面)には、詳細は後述する空気処理部20が配設される。そして、平面部には、天井や壁面に空気処理装置1を取り付けるための、平面部を上側面から下側面まで貫通するねじ穴等が設けられている。なお、折り曲げ部は、平面部と一体に形成されてもよいし、平面部とは別体に構成されてもよい。つまり、天壁11は1枚の板金によって構成されてもよいし、2枚以上(例えば、平面部で1枚、折り曲げ部で4枚の計5枚)の板金によって構成されてもよい。
周壁12は、天壁11の下方側に重力方向に対して傾斜するように配設される。周壁12は、矩形状の外形の天壁11の4辺それぞれに沿って、4面に配設される。周壁12は、1枚の板金によって構成されておよいし、2枚以上(例えば、4枚)の板金によって構成されてもよい。周壁12は、照明器具13の反射板として機能してもよく、この場合、周壁12は、光(特に可視光)の反射率が高い部材で構成されることが望ましい。例えば、周壁12としては、高反射のアルミ部材や、高反射材料を塗布した金属材料や樹脂材料を用いることができる。
図3に示すように、空気処理装置1を天井100に配設した際は、天壁11は、図3には図示しない吊りボルトなどが取り付けられ、天井100において空気処理装置1での空気処理を行う空間aに接する面である天井面101より上方に位置する。そして、周壁12の少なくとも一部は、天井面101より下方に位置する。つまり、周壁12の少なくとも一部は、空間aに露出するように空気処理装置1は配設される。
空気処理装置1は、少なくとも1つ以上照明器具13を備える。照明器具13は、例えば、長手と短手を有する光源バータイプの光源モジュールである。照明器具13は、可視光LED等の可視光を発光する発光素子を備え、カバーを通してその光が空間aに照射される。照明器具13は、所定の手段(例えば、取付バネなど)により、天壁11に着脱可能に取付けられる。照明器具13は、発光素子を点灯させるための電源装置を、照明器具13と一体に備えていてもよい(つまり、電源装置も一体に天壁11に着脱可能に取付けられる)し、照明装置13と別体に備えていてもよい。照明装置13と別体に電源装置を備える場合は、電源装置は例えば、空気処理部20のように、天壁11の上面側に配設される。
第1の実施形態においては、第1面14aは照明器具13に左右方向(本実施形態においては、照明器具13の光源モジュールの短手に沿う方向)で隣り合い、第2面14bは照明吸排気部15に左右方向で隣り合い、それぞれの面は重力方向に対して拡開するように配設される。なお、第1面14aの拡開する方向と、第2面14bの拡開する方向と、はそれぞれ反対の方向である。第1面14aは、照明器具13から照射された光を空間aに向けて反射することが可能な方向に拡開する。第2面14bは、照明吸排気部15へ吸い込まれる空気や、照明吸排気部15から吐き出された空気の流れを整流するガイドとして作用することが可能な方向に拡開する。そのため、照明器具13に隣接する第1面14aは、光(特に可視光)の反射率が高いことが望ましい。また、詳細は後述するが、本実施形態においては、照明吸排気部15から紫外線が漏れ出る可能性があるため、照明吸排気部15に隣接する第2面14bは、光(特に紫外光)の反射率が低く、漏れ出た紫外線を空間aに反射しにくい構造が好ましい。
照明吸排気部15は、天板11の平面部を厚み方向に貫通する孔であり、天壁11の平面部に設けられる。照明吸排気部15は、少なくとも1つの吸気口15a(照明部吸気口)と、少なくとも1つの排気口15b(照明部排気口)と、を備える。吸気口15aと、排気口15bと、はそれぞれ複数設けられてもよく、吸気口15aの数と、排気口15bの数は一致していなくてもよい。
図3に示すように、第1の実施形態においては、照明吸排気部15の下方(空間a側)には、物体が配設されない構成となっている。具体的には、第1の実施形態の照明部10の天板11は、周壁12、照明器具13、反射板14、と上面視で重なるが、天板11の一部である照明吸排気部15の下方においては、上面視で重なる空気処理装置1の構成要件は存在しない。そのため、人が空気処理装置1を下方(空間a)から見た際に、天板11の一部である照明吸排気部15は、容易に視認することが可能となっている。なお、詳細は後述するが、本実施形態においては、照明吸排気部15を介して、空間aの空気を天板11の上方へ導いたり、天板11の上方の空気を空間aに導いたりするが、第1の実施形態では、照明吸排気部15の下方(空間a側)には、空気の流れを遮るものが存在しないため、効率良く空気の流れを作り出すことが可能となる。
次に、図4を参照して空気処理部20について説明する。図4は、空気処理部20の断面図である。空気処理部20は、照明部10の、天壁11の平面部の上側面に取付けられる。空気処理部20は、筐体21と、光触媒フィルタ22と、空気処理光源23と、送風機24と、を備える。
筐体21は、箱状に形成され、内側に、光触媒フィルタ22と、空気処理光源23と、送風機24と、を内包する。本実施形態においては、筐体21は直方体であるが、筐体の構造は直方体に限定されるものではなく、例えば、多角柱形状であったり、円柱形状であったりしてもよい。
筐体21は、下面(箱状の筐体21の1つの面であって、空気処理部20を照明部10の天壁11に取付けられる際に、天壁11の平面部と対向する面)に、空気処理吸排気部を備える。空気処理吸排気部は、吸気口21a(空気処理部吸気口)と、排気口21b(空気処理部排気口)と、を備え、後述する送風機24によって、筐体21内部に、吸気口21aから排気口21bに向かう空気の流れが作られる。1つの吸気口21aもしくは排気口21bは、1つの孔で構成されていてもよいし、複数の孔の集合によって構成されていてもよい。また、メッシュ状に構成されていてもよい。また、吸気口21a、排気口21bの数は、それぞれ1つずつ設けられる構成に限定されず、例えば、筐体21の体積が大きい場合は、複数の吸気口21aと、複数の排気口21bを備える構成であってもよい。なお、空気処理装置20においては、吸気口から排気口へ流れる空気を処理するため、適切な処理空間を設けるために、吸気口21aと、排気口21bと、は距離を開けて配設されることが望ましい。
光触媒フィルタ22は、例えば、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウム等のセラミックスから形成される母材を備え、その母材の表面に光触媒が担持された構成となる。母材には、複数(無数)の貫通孔が形成され、その貫通孔にも光触媒が担持されることが望ましい。母材に担持される光触媒は、例えば、酸化チタン及び酸化タングステン等の金属酸化物から形成される。
本実施形態においては、光触媒フィルタ22は、排気口21bに対向するように筐体21の下面に配設される。このとき、光触媒フィルタ22と、筐体21の下面と、の間には空間が開いていないことが好ましい。このように光触媒フィルタ22を配設することで、排気口21bから筐体21外に排出される空気は、光触媒フィルタ22を通過した空気となり、空気処理部20内部を流通するより多くの空気に光触媒フィルタ22を作用させることが可能となる。なお、光触媒フィルタ22は、吸気口21aに対向するように配設されてもよいし、吸気口21aから排気口21bに向かう空気の流路に対して、光触媒フィルタ22の面が垂直になるように配設されてもよい。
空気処理光源23は、光触媒光源と、殺菌光源と、を備える。空気処理光源23は、発光素子(LED)、紫外線ランプ、エキシマランプなどによって実現される。なお、空気処理光源23として、光触媒光源と、殺菌光源と、を別々に設けてもよいし、光触媒光源と、殺菌光源と、の機能を兼ね備えた1つの光源を設けてもよい。空気処理光源23がLEDの場合は、例えば、実装基板にLEDを実装した発光モジュールを、筐体21のいずれかの面に配設する。
光触媒光源は、光触媒フィルタ22に光を照射するために設けられる光源であり、光触媒光源が照射する光は、光触媒フィルタ22に担持された光触媒に入射することで、光触媒を励起する。そのため、光触媒光源は、光触媒フィルタ22へ光が入射しやすい位置に配置されることが好ましい。そして、光触媒フィルタ22において活性酸素及びOHラジカルが生成され、生成された活性酸素及びOHラジカルによって、光触媒フィルタ22や、その近傍を通過する空気に含まれる、ウイルス、菌(細菌)及び臭い物質等を分解する。光触媒光源のピーク波長は、例えば、320nm以上かつ400nm以下の範囲であり、光触媒光源からは、長波長の紫外線(UV-A)もしくは短波長の可視光が照射される。なお、光触媒光源のピーク波長は、光触媒フィルタ22に担持された光触媒の励起波長に応じて調整されてもよい。
殺菌光源が照射する光は、空気処理部20内を流通する空気に入射することで、空気中に漂うウイルス及び菌(細菌)等の活動を抑制する。殺菌光源のピーク波長は、例えば、280nm以下の範囲であり、殺菌光源からは短波長の紫外線(主にUV-C)が照射される。殺菌光源が照射する光は、空気処理部20内に満遍なく照射されることが望ましい。そのため、殺菌光源がLEDの場合は、実装基板にLEDを実装した発光モジュールを、筐体21のいずれかの対向する2面に配設することが好ましい。また、殺菌光源が配設された領域を波長280nm以下の紫外線の反射率が高い部材で構成してもよい。紫外線の反射率が高い部材とは、例えばアルミなどの金属部材が挙げられ、200nm~280nmの反射率が70%以上であることが好ましい。なお、殺菌光源のピーク波長においては、反射率が80%であることがなお好ましい。
また、このアルミなどの高反射金属板は、入射した光を正反射するように構成されていてもよいし、拡散反射するように構成されていてもよい。
また、人が1日に浴びてよい紫外線の許容限界値(TLV)が定められていることから、空気処理光源23(光触媒光源、殺菌光源)の筐体21の内部に照射される光(主に紫外線)は、筐体21の外部に出ないことが望ましい。そのため、空気処理光源23は、例えば、吸気口21aや、排気口21bから離間する方向に向かって光を照射するように配設することが好ましい。また、吸気口21a、排気口21bの近傍にルーバーを設けて、筐体21の外部に光が漏れない構成とすることが好ましい。
送風機24は、例えば、吸気方向と排気方向が平行な軸流ファンである。この場合、送風機24は、吸気口21aや排気口21bに対して、吸気方向と排気方向が平行になるように配設されることが好ましい。また、送風機24としては、吸気方向と排気方向が垂直となる遠心ファンを用いてもよい。この場合、送風機24は、吸気口21aや排気口21bに対して、吸気方向もしくは排気方向のどちらかが垂直になるように配設されることが好ましい。例えば、遠心ファンである送風機24は、吸気口21aの直上や、排気口21bの直上に配設することができる。また、図4においては、空気処理部20には2台の送風機24が配設されているが、送風機24は1台、もしくは3台以上配設される構成であってもよい。
上述した構成要件を備える空気処理部20は、照明部10に取付けられる。このとき、照明部10の吸気口15a(照明部吸気口)と、空気処理部20の吸気口21a(空気処理部吸気口)と、が少なくとも一部が連通するように、かつ、照明部10の排気口15b(照明部排気口)と、空気処理部20の排気口21b(空気処理部排気口)と、が少なくとも一部が連通するように取付けられる。このように、空気処理部20を照明部10に取付けることで、照明部10の照明器具13の光が照射される空間aの空気を空気処理部20へ導いて空気処理することが可能となる。そして、照明部10の照明器具13と、空気処理部20と、は天壁11を挟んでそれぞれ反対側に位置する構造となり、照明器具13の光が照射される空間aから空気処理装置1を見たとしても、天壁11に遮られて空気処理装置20を視認することができないため、人に圧迫感を与えにくい。また、天井に照明器具が配設されていても、執務室や居住空間内では特に違和感がない。このため、天井面における照明部10の背面側に空気処理部20を設けることで、空気処理部20の機能を単独で天井の下面側に配設する場合に比べ、天井背面側のスペースを有効活用するとともに、天井面への違和感を軽減することができる。
また、従来天井に埋め込まれるようにして配設される照明装置においては、天井裏からFケーブルが接続されて給電が行われるが、本実施形態のように従来照明装置に相当する照明部10の上方に空気処理部20を配設することで、照明部10へ給電させるためFケーブルを用いて、空気処理部20を動作させることが可能となる。つまり、空気処理部20用の給電経路を新規に設けることなく、空気処理部20を設置、動作させることが可能となる。このとき、Fケーブルから、照明部10と、空気処理部20と、に分岐する給電経路が設けられてもよいし、照明部10と、空気処理部20とが直列もしくは並列に接続される給電経路が設けられてもよい。
また、空気処理部20を、天壁11の上側に配設することで、空気処理部20の周囲には、空気処理装置1で空気処理部20と干渉する部材(例えば、空気処理装置20を天壁11の下側に配設した場合、照明器具13や、反射板14が、空気処理装置20と接触する可能性がある)が存在しないため、空気処理部20の寸法を大きくすることが可能となり、空気処理性能の向上が期待できる。
次に、空間aの天井に配設された空気処理装置1の動作について説明する。まず、人の壁スイッチやリモコン操作をトリガーとして、照明器具13の点灯/消灯の制御が行われる。照明器具13が点灯している間は、空気処理装置1から、空間aに可視光である照明光を照射される。
そして、空気処理装置1は、空気処理部20により、空間aの空気処理を行う。まず、所定のトリガーにより、空気処理部20の送風機24が動作する。ここでの所定のトリガーとは、例えば、人が壁スイッチやリモコンを操作、センサ・カメラ等で人が空間a内に所定の人数以上存在することを検知、センサ・カメラ等で人が空間a内に不在であることを検知、予め決められた時刻・時間に到達、などである。なお、トリガーとしての人が壁スイッチやリモコンを操作は、照明器具13の点灯/消灯の制御と同一トリガーであってもよいし、別トリガーであってもよい。具体的には、壁スイッチは1つだけ設けられており、そのスイッチをON(OFF)することで、照明器具13が点灯(消灯)するとともに、送風機24が動作(停止)する。反対に、壁スイッチは2つ(壁スイッチ1、壁スイッチ2)設けられており、壁スイッチ1を操作することで照明器具13の点灯/消灯の制御が行われ、壁スイッチ2を操作することで送風機24の動作/停止の制御が行われる。リモコン制御についても同様であり、1つのボタンを押すことで、照明器具13と送風機24が同時に制御されてもよい。
送風機24が動作することで、空間aの空気に対して、照明部10の吸気口15a(照明部吸気口)と、空気処理部20の吸気口21a(空気処理部吸気口)と、を通って、空気処理部20の筐体21の内部へ向かう流路(図4に示す流路A)が形成され、空間aの空気が、筐体21の内部へ導かれる。筐体21の内部へ導かれた空気は、空気処理光源23の光触媒光源が照射する光によって励起された光触媒フィルタ22の光触媒の作用によって除菌処理、脱臭処理が行われる。また、。筐体21の内部へ導かれた空気は、空気処理光源23の殺菌光源が照射する光によって殺菌処理が行われる。このように、筐体21の内部へ導かれた空気は、空気処理が行われる。
また、送風機24が動作することで、筐体21の内部の空気に対して、空気処理部20の排気口21b(空気処理部排気口)と、照明部10の排気口15b(照明部排気口)と、を通って、空間aへ向かう流路(図4に示す流路B)が形成され、筐体21の内部の空気が、空間aへ導かれる。この流路に沿って、筐体21の内部で処理が行われた空気は空間aへ放出される。このように、空間aの未処理の空気を空気処理部20で空気処理し、空気処理後の空気を空間aへ放出する空気の循環が行われる。
次に、図5、図6を参照して第2の実施形態について説明する。図5は、第2の実施形態の空気処理装置を下方から見た状態を示す図であり、図6、第2の実施形態の空気処理装置を天井に配設した状態を示す断面図である。なお、第2の実施形態において、第1の実施形態と共通な要素についての説明は省略する。
第2の実施形態においては、第1の実施形態において照明吸排気部15が配設されていた箇所に照明器具13が配設されている。そのため、第1の実施形態では、照明吸排気部15の下方(空間a側)には、物体が配設されない構成となっていたが、第2の実施形態では、照明吸排気部15の下方(空間a側)に、物体が配設される構成となる。つまり、第2の実施形態の照明部10の天板11は全体に渡って、周壁12、照明器具13、反射板14、の少なくともいずれかと上面視で重なる構成となる。そのため、人が空気処理装置1を下方(空間a)から見た際に、天板11の一部である照明吸排気部15は、容易に視認することができない。そのため、第1の実施形態よりも人に与える圧迫感を低減することができる。
また、第2の実施形態においては、反射板14に、反射板14を構成する板材を厚み方向に貫通する通風孔16が設けられる。図5、図6では、通風孔16は、2つの反射板14ともに第2面14bに設けられているが、通風孔16は第1面14aに設けられてもよい。また、通風孔16は、図5に示すような1つの長孔でなくてもよく、複数の孔の組合せによって構成されてもよい。また、風を効率良く誘導したり、漏れ出た光を反射しにくくするために、通風孔16とルーバーを組み合わせて設けてもよい。
第2の実施形態においては、照明吸排気部15(吸気口15a、排気口15b)は、通風孔16の上方に設けられる。そのため、通風孔16が設けられた反射板14と、照明吸排気部15は、上下方向に隣り合う構成となり、照明吸排気部15と、通風孔16と、は少なくとも一部が上面視で重なる。そして、空間aの空気は、通風孔16、吸気口15a(照明部吸気口)、吸気口21a(空気処理部吸気口)、の順に通って空気処理部20へ流入し、空気処理部20で処理された空気は、排気口21b(空気処理部排気口)、排気口15b、通風孔16、の順に通って空間aに流入する。
また、第2の実施形態においては、天板11の反射板14と重なる領域に照明吸排気部15を設けることができるため、第1の実施形態と比べて、吸気口15aと、排気口15bと、の間隔を広く取ることが可能となる。それに合わせて、吸気口15aと少なくとも一部が連通する吸気口21a(空気処理部吸気口)と、排気口15bと少なくとも一部が連通する排気口21b(空気処理部排気口)と、を備える空気処理部20も寸法を大きくすることが可能となる。空気処理部20の寸法を大きくできると、空気を処理する時間(経路)を長くできる点に加えて、光触媒フィルタ22、空気処理光源23、送風機24、のサイズや数量を多くすることが可能となるため、空気処理部20の処理性能を向上することが可能となる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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されることが可能であり、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。
1 空気処理装置
10 照明部
11 天板
12 周壁
13 照明器具
14 反射板
15 照明吸排気部
20 空気処理部
21 筐体
22 光触媒フィルタ
23 空気処理光源
24 送風機

Claims (3)

  1. 照明吸排気部を備える天板と、前記天板の一方の面側に配設される照明器具と、を備える照明部と;
    空気処理吸排気口を備え、前記照明吸排気部と、前記空気処理吸排気部と、が少なくとも一部が連通するように前記天板の他方の面側に配設される筐体と、前記筐体内に配設され、前記天板の一方の面側から前記筐体内へ向かう空気の流れ、又は前記筐体内から前記天板の一方の面側へ向かう空気の流れを生成する送風機と、前記筐体内に配設され、前記筐体内に紫外線を照射する空気処理光源と、を備える空気処理部と;
    を備える空気処理装置。
  2. 前記照明部は、前記照明吸排気部と左右方向で隣り合って配設される反射板を備えることを特徴する請求項1記載の空気処理装置。
  3. 前記照明部は、前記照明吸排気部と上下方向で隣り合って配設される反対板を備え、前記反射板は、前記照明吸排気部と上面視で重なる通風孔を備えることを特徴とする請求項1記載の空気処理装置。
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