JP4204437B2 - 空気清浄機 - Google Patents

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Description

本発明は、空気清浄機に関するものである。
本発明の空気清浄機に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
特許第2646790号公報
この種の空気清浄機は、本体内部が仕切壁によって前側のフィルタ配設部と後側のファン配設部とに区画されている。前記仕切壁には、ファン配設部内に突出してインボリュート通路を構成する隔壁が設けられるとともに、該隔壁内に位置するように多数の通気孔が設けられている。そして、前記ファン配設部内に配設したシロッコファンを動作させると、該ファンの吸引力によって、室内の空気がフィルタ配設部に配設したフィルタを通過して清浄され、その清浄空気が通気孔を通過して室内に循環供給される。
このような空気清浄機では、フィルタの略全面を通過した空気が通気孔に集中するように流動するため、流体抵抗が大きく、空気の清浄効率を低下させるという問題がある。そして、清浄効率を向上するには、前記ファンの回転数を増加する必要がある。しかし、ファンの回転数を増加した場合には、インボリュート通路を構成する上側のトング部に粗密な流れの衝突が発生し、これが原因となって流れの圧力変動を引き起こすうえ、騒音を発生させるという問題がある。
そこで、特許文献1の空気清浄機では、インボリュート通路を構成する隔壁を、内ガイド壁と外ガイド壁とからなる二重壁で構成し、前記トング部に内外ガイド壁間の空間に連通する流入口を設けるとともに、インボリュート通路の出口の部位に排出口を設けた構成としている。
前記空気清浄機では、インボリュート通路を単一の壁によって構成した空気清浄機と比較すると、ファンの回転数を上げることによる騒音の発生は抑制できるが、やはりフィルタ配設部からファン配設部への流体抵抗は依然として改善されていないため、ファンの回転数を上げるのも限界がある。そのため、ファンの回転数を上げ過ぎるとやはり騒音が発生するという問題がある。
そこで、本発明では、騒音の問題を生じさせることなく、確実に清浄効率を向上させることができる空気清浄機を提供することを課題とするものである。
前記課題を解決するため、本発明の空気清浄機は、本体内部を仕切壁によって前側のフィルタ配設部と後側のファン配設部とに区画し、前記仕切壁に、ファン配設部内に突出してインボリュート通路を構成する隔壁を設けるとともに該隔壁内に位置するように通気孔を設け、前記フィルタ配設部にフィルタを配設するとともに、前記ファン配設部の隔壁内に駆動手段によって回転可能に支持されるシロッコファンを配設した空気清浄機において、前記シロッコファンは、円環状をなすベースと、該ベースと直交方向に突出する複数の羽根部と、前記ベースの中心に位置する前記モータへの取付部と、前記ベースと取付部とを連結する連結部とからなる構成とし、前記隔壁を、内壁部と外壁部とからなる二重壁で構成するとともに、これら壁部間に位置するように前記仕切壁に貫通孔を設け、前記通気孔を通過してシロッコファンが前側から吸引する第1空気流路と、前記貫通孔および内外壁部間を通過してシロッコファンが後側から吸引する第2空気流路とを形成した構成としている。
この空気清浄機では、前記隔壁は、前記内壁部が前記仕切壁から一体に突設され、前記外壁部が仕切壁に対して一体に固定される別部材で構成されることが好ましい。
または、前記本体は、前記仕切壁を備えた本体ケースと、該本体ケースの前面に取り付けた前面カバーと、前記本体ケースの後面に取り付けた後面カバーとからなり、前記隔壁は、前記内壁部が前記仕切壁から一体に突設され、前記外壁部が前記後面カバーに一体に突設されていることが好ましい。
または、前記本体は、前記仕切壁を備えた本体ケースと、該本体ケースの前面に取り付けた前面カバーと、前記本体ケースの後面に取り付けた後面カバーとからなり、前記隔壁は、前記内壁部が仕切壁に対して一体に固定される別部材で構成され、前記外壁部が前記後面カバーに一体に突設されていることが好ましい。
また、前記仕切壁に、前記隔壁の外側に位置する貫通孔を更に設けることが好ましい。
さらに、前記仕切壁に対して平行に延びるように前記インボリュート通路内を区画する区画板を設けることが好ましい。
さらにまた、前記仕切壁に対して直交方向に延びるように前記インボリュート通路内を区画する区画板を設けることが好ましい。
なお、この空気清浄機は、本体内部を仕切壁によって前側のフィルタ配設部と後側のファン配設部とに区画し、前記仕切壁に、ファン配設部内に突出してインボリュート通路を構成する隔壁を設けるとともに該隔壁内に位置するように通気孔を設け、前記フィルタ配設部にフィルタを配設するとともに、前記ファン配設部の隔壁内に駆動手段によって回転可能に支持されるファンを配設した空気清浄機において、前記隔壁内に位置するように、インボリュート通路を区画する区画板を設けた構成としてもよい。
本発明の空気清浄機では、インボリュート通路を構成する隔壁を二重壁としているため、該インボリュート通路内での流体の衝突による騒音を抑制できる。しかも、シロッコファンは、ベースと直交方向に突出する羽根部と、ベースと取付部とを連結する連結部とからなり、シロッコファンの軸方向に対して前後から内部に吸引可能な構成とし、前記二重壁からなる隔壁間に貫通孔を設け、通気孔を通過する第1空気流路とは別に、前記貫通孔および内外壁部間を通過する第2空気流路を形成している。そのため、フィルタ配設部からファン配設部へ流入する流体抵抗を大幅に低減することができ、その結果、空気の清浄効率を向上することができる。言い換えれば、流体抵抗を低減でき、清浄効率を向上できるため、従来の空気清浄機と同一の清浄効率を要求する場合には、ファンの回転数を下げることが可能になり、その結果、インボリュート通路内での騒音を確実に抑制できる。
また、前記内壁部を前記仕切壁から一体に突設し、前記外壁部を仕切壁に対して一体に固定される別部材で構成するため、または、前記外壁部を後面カバーに一体に突設する構成とするため、既存の空気清浄機にも比較的簡単に適用でき、その結果、安価に実施することができる。
さらに、隔壁の外側に位置する貫通孔を仕切壁に更に設けているため、流体抵抗を一層低減し、清浄効率を更に向上できる。その結果、インボリュート通路内での騒音の発生をより確実に抑制できる。
さらにまた、仕切壁に対して平行に延びるようにインボリュート通路内を区画する区画板を設けているため、ファンのブレや歪み等によるインボリュート通路内での前後方向の空気流動を抑制できる。その結果、インボリュート通路内での騒音の発生を防止できる。
さらに、仕切壁に対して垂直に延びるようにインボリュート通路内を区画する区画板を設けているため、インボリュート通路内での空気流動を抑制できる。その結果、ファンのブレや歪み等によって生じるインボリュート通路内での騒音の発生を確実に防止できる。そのうえ、インボリュート通路の出口である排出口から循環供給される清浄空気の偏りを抑制できる。
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る空気清浄機を示す。この空気清浄機は、大略、本体1と、シロッコファン27と、フィルタ35とからなる。
前記本体1は、大略、本体ケース2と、前面カバー21と、後面カバー23と、上面カバー24とからなり、これらは全て合成樹脂によって形成されている。
前記本体ケース2は、図1および図2(A),(B)に示すように、仕切壁3と、該仕切壁3の下端に一体成形された台座4を備えた矩形状の箱体からなる。前記仕切壁3は、本体1内を前側のフィルタ配設部5と後側のファン配設部7とに区画している。前記フィルタ配設部5には、フィルタ35を取り付けるための凹部6が形成されている。この凹部6は、外周縁とシロッコファン27のモータ28の部分を除いてフィルタ35が仕切壁3と所定間隔をもって位置するように構成されている。また、ファン配設部7には、該フィルタ配設部5内である後方に突出し、清浄した空気を室内に循環供給するためのインボリュート通路8を構成する隔壁9が設けられている。
本実施形態では、隔壁9は、並行に配設された内壁部10と外壁部12とからなる二重壁で構成されている。具体的には、内壁部10は、前記仕切壁3から一体に突設された上端開口の渦巻き状のものである。外壁部12は、本体ケース2とは別部材で形成され、前記内壁部10の先端にネジ止めして固定することにより、後述するシロッコファン27の背部を覆う閉塞部材11に一体に形成されている。この閉塞部材11には、組付状態で内壁部10と外壁部12との間に位置するように複数の貫通孔13が設けられるとともに、後述するシロッコファン27と軸と同軸の空気流通口14が形成されている。なお、この閉塞部材11と本体ケース2との取付構造は、係止爪と係止孔によるものでもよく、種々の変形が可能である。このように、隔壁9を構成する内壁部10を仕切壁3から一体に突設し、外壁部12を仕切壁3に対して一体に固定される別部材で構成することににより、既存の空気清浄機の大幅な設計変更を不要とし、比較的簡単に適用できるため、安価に実施することが可能である。
そして、仕切壁3には、前記内壁部10内に位置するように、複数の通気孔15が形成されるとともに、前記内壁部10と外壁部12との間に位置するように複数の貫通孔16が設けられている。これにより、本体1内には、シロッコファン27を動作させると、前記通気孔15を通過して前側から吸引される第1空気流路R1と、前記貫通孔16,13および内外壁部10,12間を通過して後側から吸引される第2空気流路R2とが形成されるように構成している。また、隔壁9は、内壁部10の上端のみが清浄した空気を室内に循環供給する空気排出口17を構成する。
また、本実施形態では、前記インボリュート通路8内を区画する区画板18が設けられている。この区画板18は、前記仕切壁3と平行に延びる水平部19と、前記仕切壁3に対して直交方向に延びる垂直部20とからなる断面略+字形状のものである。前記水平部19は、インボリュート通路の空気排出口17の側において、前後方向の略中央を上端から下端にかけて設けた略J字形状のものである。前記垂直部20は、前記水平部19において、垂直に延びる上側部分の略中央を直交するように延び、その前端が仕切壁3と一体に連続するとともに、後端が前記閉塞部材11に当接するように形成されている。なお、この区画板18は、本体ケース2と別部材により構成し、ネジ止めや周知の取付手段によって固着してもよい。
前記前面カバー21は、図1および図3に示すように、前記本体ケース2の前面に周知の取付構造によって着脱可能に取り付けられている。この前面カバー21には、空気を通すための多数のスリット22が水平方向に延びるように設けられている。
前記後面カバー23は、図1に示すように、前記本体ケース2の後面にネジ止めによって固定される周知のものである。
前記上面カバー24は、図3に示すように、前記本体ケース2のインボリュート通路8の空気排出口17と一致する格子状に区画された空気排出口25が設けられるとともに、操作パネル26を配設したものである。
図1および図4(A),(B)に示すように、シロッコファン27は、駆動手段であるモータ28により図中時計回りに回転されるもので、円環状をなすベース29と、該ベース29と直交する方向に突出する複数の羽根部30と、前記ベース29の中心に位置するモータ28への取付部31と、前記ベース29と取付部31とを連結する連結部32とからなる。また、羽根部30の下端はリング状のフランジ部33により連結されている。そのうち、前記連結部32は、図4(B)に示すように、回転方向に沿って上向きに傾斜さした形状をなし、その回転方向後側に上向きに突出するリブ34が設けられている。
このように構成したシロッコファン27は、前記モータ28によって回転されると、羽根部30によってその内部の空間に位置する空気を直径方向外向きに送出する。これにより、主に広く開口した下端から空気が羽根部30により囲まれた空間内に流入する。また、連結部32および該連結部32に設けたリブ34によってベース29の軸方向外側に位置する空気を掻き切ることにより、その外部の空気を前記羽根部30で囲まれた内部に向けて送風する。即ち、この連結部32は、ベース29と取付部31とを連結する目的のみならず、第2の羽根部の役割をなす。そのため、図1における羽根部30の突出方向の両側(前後両側)から空気を内部に流入させ、その空気を空気排出口17に向けて送出できる。
前記フィルタ35は、0.3μmの微粒子に対して99.97%以上の初期集塵効率を備えたHEPA(High Efficiency Particulate Air)フィルタを波状に蛇腹折りするとともに、その外周に補強枠を設け、前記インボリュート通路8の占有面積より大きい矩形状に形成した周知のものである。
前記空気清浄機は、マイコンを実装した制御基板を備え、ユーザの操作パネル26の操作に従って、「静音」運転、該「静音」運転よりモータ28の回転速度が速い「中」風運転、該「中」風運転よりモータ28の回転速度が速い「強」風運転、および、「自動」運転のいずれかを実行するものである。
本実施形態では、「静音」運転を実行する場合には、シロッコファン27のモータ28のタップ出力により運転し、他の「中」風運転および「強」風運転は、他の異なるタップ出力で位相制御することにより動作される構成としている。これにより、「静音」運転を実行する際には確実にモータ28の動作音を小さくできる。また、「静音」用のタップとは別のタップは、位相制御により「中」,「強」風運転を実行するため、制御基板の小型化およびコストダウンを図ることができる。なお、各タップ出力毎に複数の位相制御出力を設けて他段階で風量調節できるようにしてもよい。
また、本実施形態では、本体1の下部にダストセンサが配設されるとともに、本体1の上部にガスセンサおよび湿度センサが配設されている。そして、「自動」運転が選択された場合には、ダストセンサおよびガスセンサの検出値に応じて予め設定された風量でシロッコファン27のモータ28を動作させる。また、ダストセンサおよびガスセンサによる検出値が低く、シロッコファン27を動作させる必要がないと判断した状態では、所定時間毎に湿度センサによって室内の湿度を検出する。そして、予め設定したしきい値より湿度が低い(乾燥状態)場合、所定時間(1分間)「中」風運転を実行し、ダストセンサによって粉塵による汚染レベルを検出する一方、しきい値より湿度が高い場合、そのまま待機する。また、シロッコファン27およびダストセンサを動作させ、ダストセンサによる検出値が所定の汚染レベルを越えている場合には、その汚染レベルに応じた風量でシロッコファン27を動作させる一方、検出値が所定の汚染レベルを越えていない場合には、そのまま待機する。これにより、粉塵が舞い上がりやすい乾燥状態で、かつ、ダストセンサで汚染レベルを検出し難い無風状態での空気清浄の効率化を図っている。
前記構成の空気清浄機では、商用電源に接続して空気清浄動作を開始すると、シロッコファン27が回転し、空気清浄機の前方の空気は、前面カバー21のスリット22から空気清浄機内部に吸引される。この前方から吸引された空気は、フィルタ35を通過することにより清浄され、フィルタ配設部5の凹部6内に至る。
そして、この凹部6内に流入した清浄空気は、主に仕切壁3の通気孔15を通してシロッコファン27の前側(図4(A)では下側)から羽根部30で囲まれた内部に吸引される。
また、フィルタ35の外周部を通過して凹部6の外周部に位置する清浄空気は、仕切壁3の貫通孔16を通過し、隔壁9を構成する内壁部10と外壁部12との間を通り、閉塞部材11の貫通孔13を通して閉塞部材11と後面カバー23との間に至る。そして、羽根部30および連結部32による吸引作用で、隣接する連結部32の間を通ってシロッコファン27の後側(図4(A)では上側)から羽根部30で囲まれた内部に吸引される。
このようにしてシロッコファン27の内部に吸引された清浄空気は、インボリュート通路8を通って上面カバー24の空気排出口25から空気清浄機の外部、即ち、室内に循環供給される。
このように、本発明では、シロッコファン27は、ベース29と直交方向に突出する羽根部30と、ベース29と取付部31とを連結する連結部32とからなり、シロッコファン27の軸方向の前後から空気を内部に吸引可能な構成としているため、吸引する風量および循環供給する風量を増加することができる。具体的には、従来の同じ直径のシロッコファン27を搭載した空気清浄機と比較すると、約1.5倍〜2倍の大きな風量を得ることができる。その結果、大きな風量を得るためにモータ28やシロッコファン27を大容量のものを使用する必要はない。
そして、二重壁からなる隔壁9の間に位置するように貫通孔16を設け、通気孔15を通過する第1空気流路R1とは別に、貫通孔16および内外壁部10,12間を通過する第2空気流路R2を形成している。そのため、フィルタ配設部5からファン配設部7へ流入する流体抵抗を大幅に低減することができ、その結果、空気の清浄効率を向上することができる。言い換えれば、流体抵抗を低減でき、清浄効率を向上できるため、従来の空気清浄機と同一の清浄効率を要求する場合には、ファン27の回転数を下げることが可能になり、その結果、インボリュート通路8内での騒音を確実に抑制および消音できる。
しかも、本実施形態では、インボリュート通路8を構成する隔壁9を二重壁としているため、該インボリュート通路8内での流体の衝突による騒音を抑制できる。
ここで、この種の空気清浄機において、インボリュート通路8内で発生する騒音の1つの原因として、図5に示すように、シロッコファン27のブレや歪み等によるものが考えられている。即ち、モータ28の出力軸に対するシロッコファン27のブレや歪み、および、インボリュート通路8内へのシロッコファン27のブレや歪み等の原因で、モータ28の出力軸が確実に前後方向に延びず、シロッコファン27が水平方向から若干傾いた状態で取り付けられることがある。この場合、シロッコファン27から放出される清浄空気は、隔壁9に対して直交方向に衝突するのではなく、傾斜することになる。その結果、インボリュート通路8内では、清浄空気が前後方向に流動するため、騒音が発生する原因となる。
しかし、本実施形態では、仕切壁3に対して平行に延びる水平部19を備えた区画板18をインボリュート通路8内に設けているため、このようなファン27のブレや歪み等によるインボリュート通路8内での前後方向の空気流動を抑制できる。その結果、インボリュート通路8内での騒音の発生を防止できる。また、仕切壁3に対して垂直に延びる垂直部20を備えた区画板18を設けているため、インボリュート通路8内での水平方向(図5では左右方向)の空気流動を抑制できる。その結果、インボリュート通路8内での騒音の発生を更に確実に防止できるうえ、インボリュート通路8の出口である空気排出口17から循環供給される清浄空気の偏りを抑制し、広角に分散した供給を行うことが可能となる。
図6は第2実施形態の空気清浄機を示す。この第2実施形態では、閉塞部材11の代わりに後面カバー23に一体に外壁部12を設け、閉塞部材11には貫通孔13を設けない構成とした点で第1実施形態と相違している。この第2実施形態の空気清浄機では、第1実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。しかも、この第2実施形態では、外壁部12を後面カバー23から突設することにより、第2空気流路R2は完全に覆われた状態をなす。そのため、清浄空気を確実にシロッコファン27に案内することが可能になり、更に清浄効率を向上することができる。
図7は第3実施形態の空気清浄機を示す。この第3実施形態では、隔壁9を構成する内壁部10および外壁部12の両方を仕切壁3を備えた本体ケース2とは別部材により構成した点で第1実施形態と相違している。具体的には、内壁部10は、シロッコファン27の後面を覆う閉塞部材11に一体に形成され、仕切壁3に対してネジ止めなどの所定の取付手段によって固着されている。また、外壁部12は、第2実施形態と同様に後面カバー23に一体に形成されている。このように構成した第3実施形態では、第1実施形態および第2実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
図8は第4実施形態の空気清浄機を示す。この第4実施形態では、内壁部10および外壁部12からなる隔壁9の外側に位置するように貫通孔36を所定間隔をもって更に設けた点でのみ、第1実施形態と相違している。この第4実施形態の空気清浄機では、第1実施形態と同様の作用および効果を得ることができるうえ、インボリュート通路8内に流入する清浄空気の流体抵抗を更に低減することができる。その結果、空気の清浄効率を更に向上できるうえ、インボリュート通路8内での騒音の発生をより確実に抑制できる。
なお、本発明の空気清浄機は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
例えば、隔壁9を構成する内壁部10および外壁部12は、両方を仕切壁3に一体に設けてもよい。また、両方を後面カバー23に一体に設けてもよい。また、外壁部12を仕切壁3に一体に設け、内壁部10を閉塞部材11などの別部材または後面カバー23に一体に設けてもよい。なお、内壁部10を後面カバー23に一体に形成する場合には、該内壁部10に内部に連通する連通孔を設ける必要がある。このように、隔壁9の内壁部10および外壁部12を形成する構成は希望に応じて種々の変形が可能である。
また、各実施形態では、閉塞部材11は、シロッコファン27の背部を覆うように構成したが、図9に示すように、シロッコファン27の背部と面一に位置させ、外周部を覆うように構成してもよい。このようにすれば、空気清浄機の前後方向の厚さを低減できる。
本発明の第1実施形態に係る空気清浄機を示す断面図である。 本体ケースを示し、(A)は正面図、(B)は背面図である。 空気清浄機の斜視図である。 (A)はシロッコファンの斜視図、(B)は(A)の要部断面図である。 シロッコファンにブレや歪み等が生じた状態を示す断面図である。 第2実施形態の空気清浄機を示す断面図である。 第3実施形態の空気清浄機を示す断面図である。 第4実施形態の空気清浄機を示す断面図である。 空気清浄機を変形例示す断面図である。
符号の説明
1…本体、2…本体ケース、3…仕切壁、5…フィルタ配設部、7…ファン配設部、8…インボリュート通路、9…隔壁、10…内壁部、11…閉塞部材、12…外壁部、15…通気孔、16…貫通孔、18…区画板、21…前面カバー、23…後面カバー、24…上面カバー、27…シロッコファン、28…モータ、29…ベース、30…羽根部、31…取付部、32…連結部、35…フィルタ、R1…第1空気流路、R2…第2空気流路。

Claims (7)

  1. 本体内部を仕切壁によって前側のフィルタ配設部と後側のファン配設部とに区画し、前記仕切壁に、ファン配設部内に突出してインボリュート通路を構成する隔壁を設けるとともに該隔壁内に位置するように通気孔を設け、前記フィルタ配設部にフィルタを配設するとともに、前記ファン配設部の隔壁内に駆動手段によって回転可能に支持されるシロッコファンを配設した空気清浄機において、
    前記シロッコファンは、円環状をなすベースと、該ベースと直交方向に突出する複数の羽根部と、前記ベースの中心に位置する前記モータへの取付部と、前記ベースと取付部とを連結する連結部とからなる構成とし、
    前記隔壁を、内壁部と外壁部とからなる二重壁で構成するとともに、これら壁部間に位置するように前記仕切壁に貫通孔を設け、
    前記通気孔を通過してシロッコファンが前側から吸引する第1空気流路と、前記貫通孔および内外壁部間を通過してシロッコファンが後側から吸引する第2空気流路とを形成したことを特徴とする空気清浄機。
  2. 前記隔壁は、前記内壁部が前記仕切壁から一体に突設され、前記外壁部が仕切壁に対して一体に固定される別部材で構成されることを特徴とする請求項1に記載の空気清浄機。
  3. 前記本体は、前記仕切壁を備えた本体ケースと、該本体ケースの前面に取り付けた前面カバーと、前記本体ケースの後面に取り付けた後面カバーとからなり、
    前記隔壁は、前記内壁部が前記仕切壁から一体に突設され、前記外壁部が前記後面カバーに一体に突設されていることを特徴とする請求項1に記載の空気清浄機。
  4. 前記本体は、前記仕切壁を備えた本体ケースと、該本体ケースの前面に取り付けた前面カバーと、前記本体ケースの後面に取り付けた後面カバーとからなり、
    前記隔壁は、前記内壁部が仕切壁に対して一体に固定される別部材で構成され、前記外壁部が前記後面カバーに一体に突設されていることを特徴とする請求項1に記載の空気清浄機。
  5. 前記仕切壁に、前記隔壁の外側に位置する貫通孔を更に設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の空気清浄機。
  6. 前記仕切壁に対して平行に延びるように前記インボリュート通路内を区画する区画板を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の空気清浄機。
  7. 前記仕切壁に対して直交方向に延びるように前記インボリュート通路内を区画する区画板を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の空気清浄機。
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