JP4524946B2 - ハニカムフィルタカートリッジ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハニカムフィルタカートリッジに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、脱臭機能を併せ持つ空気清浄装置が提供されている。該空気清浄装置においては、空気流路中に配設され、イオン化電極と集塵電極との間に高電圧を印加してコロナ放電を発生させることによって、空気中の塵埃(じんあい)を吸引して除去する電気式の除塵装置と、空気流路の前記集塵装置の下流側に配設され、活性炭や酸化触媒を含むフィルタ本体を備えるフィルタカートリッジに空気を流通させて、脱臭、殺菌等を行う脱臭装置とを備えている。
【0003】
この場合、前記フィルタ本体はハニカム状に形成された多数の孔を有し、空気が該孔を通過することによって、臭い物質、窒素酸化物、細菌等が除去されるようになっている。そして、前記フィルタ本体は、活性炭に、酸化触媒を混合したものを混練した混練物を押出成形し、所定厚さにスライスして得られる直方体形状のハニカム体を乾燥させたものであるため、非常に脆く、衝撃を受けるとすぐに割れてしまう。したがって、フィルタ本体の側面に弾力性のある緩衝材を巻き付けてフィルタカートリッジ枠体の内部に収納して、衝撃を受けてもフィルタ本体が割れたり欠けたりし難いフィルタの保持構造が採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の保持構造においては、フィルタ本体の側面に巻き付けられる緩衝材は、フィルタ本体の厚さとほぼ等しく均一な幅を有する帯状のものである。このため、フィルタカートリッジに振動や衝撃が加わった場合に、フィルタ本体が、フィルタカートリッジ枠体からの荷重による曲げモーメントを受け、割れてしまうことがあった。
【0005】
通常、フィルタ本体は寸法精度が低く寸法にばらつきがあるので、フィルタカートリッジ枠体はやや大きめに作成され、フィルタ本体との間に隙(すき)間が生じるようになっている。そして、該隙間が緩衝材によって完全に埋められる場合もあり、また、緩衝材によって埋めきれずに前記隙間が一部残存する場合もある。いずれの場合であっても、フィルタ本体はその周辺部分をフィルタカートリッジ枠体によって支持されているので、フィルタカートリッジに振動や衝撃が加わった場合、前記緩衝材によって衝撃は和らげられるものの、フィルタ本体の周辺部分にフィルタカートリッジ枠体から荷重が作用することになる。
【0006】
図2は、従来の保持構造におけるフィルタ本体に荷重が加えられた状態を示す図である。
【0007】
図に示されるように、フィルタ本体101は、長辺103及び短辺104を有する長方形の厚板のような形状を有し、周囲に緩衝材102が巻き付けられている。前述されたようにフィルタカートリッジに振動や衝撃が加わった場合、フィルタ本体101のどの部分にフィルタカートリッジ枠体からの荷重が作用するかは一定でない。しかし、経験上、交換作業時等にフィルタカートリッジを床上に落下させるケースが最も多く、その場合、フィルタ本体101の周囲における2点に厚さ方向に荷重が作用することが知られている。
【0008】
この場合、前記フィルタカートリッジ枠体からの荷重は、互いに対向する長辺にそれぞれ作用することもあるが、図に示されるように、互いに対向する短辺にそれぞれ作用することもある。そして、フィルタ本体101の互いに対向する短辺に荷重がそれぞれ作用すると、荷重の作用点の間隔が長いので、フィルタ本体101が受ける曲げモーメントが大きくなり、フィルタ本体101が割れてしまう。
【0009】
ところで、曲げモーメントの大きさは荷重の大きさに比例し、かつ、荷重の作用点の間隔の2乗に比例するので、作用点の間隔が長くなると、曲げモーメントが極めて大きくなる。そのため、作用点がフィルタ本体101の周囲の互いに対向する長辺に位置すればフィルタ本体101が割れない程度の荷重が作用した場合であっても、作用点が互いに対向する短辺に位置するとフィルタ本体101が割れてしまうことが多くなる。
【0010】
また、フィルタカートリッジ枠体とフィルタ本体101との間の隙間が緩衝材102によって埋めきれずに一部残存する場合、前記隙間が残存する箇所に荷重が作用すると、フィルタカートリッジ枠体がフィルタ本体101に直接接触するので、フィルタ本体101が破損することがあった。
【0011】
本発明は、前記従来のハニカムフィルタカートリッジの問題点を解決して、フィルタカートリッジに振動や衝撃が加わった場合、ハニカムフィルタに作用する荷重の作用点がハニカムフィルタの周囲の互いに対向する長辺に位置するようにし、かつ、フィルタカートリッジがハニカムフィルタに接触しないようにして、ハニカムフィルタが割れたりすることのないハニカムフィルタカートリッジを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のハニカムフィルタカートリッジにおいては、空気が通過する多数の孔を備えたハニカムフィルタの側面に緩衝材を配設して、前記ハニカムフィルタをカートリッジ枠体内に保持するハニカムフィルタカートリッジであって、前記緩衝材は、前記側面の厚さ寸法よりも大きい幅寸法の幅広部分を備え、該幅広部分が前記ハニカムフィルタの対向面の対向する2つの長辺に位置し、かつ、前記側面の厚さ方向に前記対向面から突出するように配設され、前記ハニカムフィルタは、前記幅広部分だけによって前記側面の厚さ方向に前記カートリッジ枠体内に保持される。
【0013】
本発明の他のハニカムフィルタカートリッジにおいては、さらに、前記緩衝材は、前記側面の厚さ寸法よりも小さい幅寸法の幅狭部分を備え、該幅狭部分が前記側面の厚さ方向に前記対向面から突出しないように配設される。
【0014】
本発明の更に他のハニカムフィルタカートリッジにおいては、さらに、前記幅広部分は、互いに正対するように配設されるとともに、前記幅広部分の前記長辺方向の長さ寸法は、正対する前記幅広部分上の点の間隔が所定の長さを超えないような寸法である。
【0015】
本発明の更に他のハニカムフィルタカートリッジにおいては、さらに、前記所定の長さは、前記長辺の長さ寸法よりも短い。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0017】
図3は本発明の実施の形態における複合換気ユニットの概略斜視図、図4は本発明の実施の形態における複合換気ユニットの概念図、図5は本発明の実施の形態における複合換気ユニットの断面図である。
【0018】
図において、11は複合換気ユニット、12は、室内13と室外14とを区画する壁体であり、該壁体12に前記複合換気ユニット11が埋設される。該複合換気ユニット11は、熱交換機能、換気機能及び空気清浄機能を併せ持ち、正面から見て右半分の下部に配設された熱交換部15、正面から見て右半分の上部に配設された換気部16、及び正面から見て左半分に配設された空気清浄部17を有する。
【0019】
なお、本実施の形態においては、ハニカムフィルタを含むフィルタカートリッジが前記複合換気ユニット11の空気清浄部17の内部に配設された場合について説明するが、前記フィルタカートリッジは、家庭用の空調機器、車両用の空調機器、その他いかなる装置に配設されてもよい。
【0020】
前記複合換気ユニット11は、該複合換気ユニット11全体の制御を行う制御装置43、及び、室内空気の臭い物質を検出する図示されない臭いセンサ、室内13の温度を検出する図示されない温度センサ、室内空気中に含まれる塵埃の量を検出する図示されないダストセンサ等を備えるセンサ部44を有する。
【0021】
そして、前記熱交換部15に交流式の熱交換器31が配設されるとともに、換気部16に排気用の換気ファン32及び吸気用の換気ファン33が並設させて配設される。また、空気清浄部17に、下方から順にイオン化電極34、集塵電極35、第1のフィルタカートリッジ36、紫外線照射器37、第2のフィルタカートリッジ38及び空気吹出し用の清浄器ファン39がそれぞれ配設され、前記イオン化電極34及び集塵電極35によって集塵装置40が、前記第1のフィルタカートリッジ36、紫外線照射器37及び第2のフィルタカートリッジ38によって脱臭装置41がそれぞれ構成される。
【0022】
そして、前記複合換気ユニット11は、室内13側に向けて形成された室内側パネル21を有し、該室内側パネル21における前記空気清浄部17より下方に、室内空気を吸引するための第1の室内空気吸引口22が、前記室内側パネル21における前記熱交換部15より下方に室内空気を吸引するための第2の室内空気吸引口23が、室内側パネル21における前記空気清浄部17より上方に空気清浄が行われた後の清浄空気を室内13に供給するための空気吹出口24がそれぞれ形成される。また、複合換気ユニット11は、室外14側に向けて形成された室外側パネル25を有し、該外側パネル25における換気部16より上方に換気口26が形成される。なお、該換気口26は、室内空気を室外14に排出するための室内空気排出口27、室外空気を吸引するための室外空気吸引口28から成る。
【0023】
そして、前記複合換気ユニット11内には、図4に示されるように、第1の室内空気吸引口22と空気清浄部17の入口側との間に第1の室内空気吸引部K1が、第2の室内空気吸引口23と熱交換部15の入口側との間に第2の室内空気吸引部K2が、空気清浄部17の出口側と空気吹出口24との間に空気吹出部K3が、換気部16の出口側と室内空気排出口27との間に室内空気排出部K4が、室外空気吸引口28と換気部16の入口側との間に室外空気吸引部K5がそれぞれ形成される。また、熱交換部15の出口側と空気清浄部17の入口側との間に、第1の室内空気吸引口22から吸引された室内空気と室外空気吸引口28から吸引された室外空気とを混合させる混合部K6が形成される。なお、筒状体51が換気部16から室外側パネル25を貫通して室外14に向けて延び、該筒状体51内において長手方向に形成された区画板52によって前記室内空気排出部K4及び室外空気吸引部K5が形成される。
【0024】
したがって、清浄器ファン39を作動させることによって第1の室内空気吸引口22から吸引された室内空気は、第1の室内空気吸引部K1を通って混合部K6に送られ、該混合部K6において室外空気と混合されて混合体になり、更に空気清浄部17において空気清浄が行われた後、清浄空気となって空気吹出部K3を通って空気吹出口24から吹き出される。また、換気ファン32を作動させることによって第2の室内空気吸引口23から吸引された室内空気は、第2の室内空気吸引部K2を通って熱交換部15に送られ、該熱交換部15において室外空気と熱交換が行われた後、換気部16によって室内空気排出部K4を通って室内空気排出口27から排出される。
【0025】
一方、換気ファン33を作動させることによって室外空気吸引口28から吸引された室外空気は、室外空気吸引部K5を通って換気部16に送られ、該換気部16によって熱交換部15に送られ、該熱交換部15において室内空気と熱交換が行われた後、混合部K6に送られる。そして、該混合部K6において室内空気と混合されて混合体になり、更に空気清浄部17において空気清浄が行われた後、清浄空気となって空気吹出部K3を通って空気吹出口24から吹き出される。
【0026】
この場合、室外空気吸引口28から吸引された室外空気と第1の室内空気吸引口22から吸引された室内空気とが混合部K6において混合され、混合体となって空気清浄部17に送られるようになっているので、室外空気は空気清浄部17において空気清浄が行われた後に室内13に吹き出されることになる。したがって、室外空気中に含まれる塵埃、臭い物質等が除去されることなく室外空気と共に室内13に取り込まれてしまうことがないので、室外空気中に塵埃、臭い物質等が多く含まれる環境の下でも複合換気ユニット11を使用することができる。
【0027】
また、空気清浄が行われた後の混合体は、いずれも共通の流路、すなわち、空気吹出部K3を通って空気吹出口24から吹き出されるので、空気吹出部K3を配設するだけでよい。したがって、複合換気ユニット11を小型化することができるだけでなく、コストを低くすることができる。また、室内側パネル21において空気吹出口24が1箇所にだけ形成されることになるので、室内における複合換気ユニット11の配設位置の制約がその分少なくなる。
【0028】
さらに、室内側パネル21において空気吹出口24と第2の室内空気吸引口23とが互いに最も離れた位置に形成されるので、空気清浄が行われた後の清浄空気が空気吹出口24から吹き出された後、直ちに第2の室内空気吸引口23から吸引されることがなくなる。したがって、清浄空気を室内13に効率良く送ることができるので、室内13の全体を清浄空気で充満させることができる。
【0029】
例えば、室内13の図示されない床上に汚染空気発生源がある場合、該汚染空気発生源から発生した塵埃、臭い物質等を含む室内空気は、第1の室内空気吸引口22及び第2の室内空気吸引口23から吸引されるが、前記清浄空気を吹き出す空気吹出口24は、相対的に第1の室内空気吸引口22及び第2の室内空気吸引口23から離れた位置に形成されるので、空気吹出口24から吹き出された清浄空気によって塵埃、臭い物質等を含む室内空気が攪拌(かくはん)されることがない。したがって、塵埃、臭い物質等を含む室内空気を第1の室内空気吸引口22及び第2の室内空気吸引口23から効率良く吸引することができる。
【0030】
ところで、前記熱交換器31において相対的に温度が異なる室内空気と室外空気との熱交換が行われるので、熱交換器31の高温側の熱交換面において室内空気又は室外空気に含まれる水分が結露することがある。ところが、換気部16は熱交換部15の上方に配設されるので、水滴が換気部16に付着することはない。したがって、該換気部16の金属部分が腐食したり劣化したりすることがなく、複合換気ユニット11の寿命を長くすることができる。なお、34aは放電電極、35aはフィルム電極である。
【0031】
次に、前記集塵装置40及び脱臭装置41について説明する。
【0032】
該集塵装置40は、高電圧電極、すなわち、陰極となるイオン化電極34及び陽極となる集塵電極35から成り、前記イオン化電極34と集塵電極35との間に高電圧が印加され、イオン化電極34によってコロナ放電が生じて負イオンが発生させられる。その結果、混合部K6から供給された混合体中の塵埃が、帯電させられ、クーロン力によって集塵電極35に向かって移動させられ、該集塵電極35によって除去され、集塵が行われる。なお、前記イオン化電極34は、コロナ放電が生じやすいように棒状の複数の放電電極34aを平行に並べることによって形成され、前記集塵電極35は、ポリプロピレン等から成るフィルム電極35aを螺(ら)旋状に巻回させることによって形成される。
【0033】
続いて、集塵が行われた後の混合体は、脱臭装置41に供給される。該脱臭装置41は、第1、第2のフィルタカートリッジ36、38によって紫外線照射器37を上下から挟むようにして構成される。前記第1、第2のフィルタカートリッジ36、38は、後述されるように光酸化触媒を含み、ハニカム状の孔を多数備えるハニカムフィルタとしてのフィルタ本体61を有する。そして、紫外線照射器37は、紫外線ランプを平行に並べることによって形成され、紫外線を前記第1、第2のフィルタカートリッジ36、38に照射する。
【0034】
そして、前記紫外線照射器37によって、前記第1、第2のフィルタカートリッジ36、38に紫外線を照射すると、光触媒反応によって、混合体中のホルムアルデヒド等の揮発性有機化合物(VOC:Volatile OrganicCompounds)、及び、アンモニア等の臭い物質は分解されて除去され、また、混合体中の窒素酸化物(NOX )は酸化されて二酸化窒素になり、第1、第2のフィルタカートリッジ36、38において吸着され、さらに、酸化触媒によって、混合体中の一酸化炭素は二酸化炭素になり、前記第1、第2のフィルタカートリッジ36、38から排出される。そして、混合体中の細菌、ウィルス等は、前記光触媒上で殺菌される。
【0035】
なお、前記フィルタ本体61は光触媒を含まないものであってもよく、その場合は紫外線照射器37を省略することができる。
【0036】
このようにして、集塵装置40及び脱臭装置41において、混合体中の塵埃、揮発性有機化合物、臭い物質、窒素酸化物、一酸化炭素等を除去するとともに、細菌、ウィルス等を殺菌して空気清浄を行うことができる。
【0037】
そして、空気清浄が行われた後の清浄空気は、清浄器ファン39を作動させることによって空気吹出口24から吹き出される。前記清浄器ファン39は、横流(クロスフロー)ファンによって構成され、円周方向に複数の羽根を並べて形成された円筒状の羽根車から成る。そして、図示されないモータを駆動して前記羽根車を回転させると、清浄空気は、羽根車の各羽根間を通って外側から内側に送られ、再び各羽根間を通って外側に吐出されるようになっている。
【0038】
次に、第1、第2のフィルタカートリッジ36、38におけるハニカムフィルタ保持構造について、詳細に説明する。なお、第1のフィルタカートリッジ36と第2のフィルタカートリッジ38とは同一の構成を有しているので、ここでは、第1のフィルタカートリッジ36についてのみ説明し、第2のフィルタカートリッジ38についての説明は省略する。
【0039】
図1は本発明の実施の形態における緩衝材を取り付けたフィルタ本体の斜視図、図6は本発明の実施の形態におけるフィルタ本体の構成を示す図、図7は本発明の実施の形態におけるフィルタ本体のための緩衝材の構成を示す図、図8は本発明の実施の形態における緩衝材を取り付けたフィルタ本体の構成を示す図、図9は本発明の実施の形態におけるフィルターカートリッジの斜視図である。
【0040】
図6において、61はハニカムフィルタとしてのフィルタ本体であり、正面図(a)及び側面図(b)に示されるように、空気が通過するハニカム状に形成された多数の孔61aを備え、空気が通過する対向面が矩形状の厚板のような形状を有し、例えば、対向面の長さ寸法Aは90[mm]、対向面の幅寸法Bは70[mm]、側面の厚さ寸法Cは8[mm]程度となっている。該フィルタ本体61は、活性炭、常温酸化触媒及び光酸化触媒を混練させた混練物を押出成形し、所定厚さにスライスして得られる直方体形状のハニカム体を乾燥させたものであり、黒色である。ここで、前記常温酸化触媒は、例えば、CeO2 ・ZrO2 であり、また、光酸化触媒は、例えば、TiO2 である。
【0041】
なお、前記フィルタ本体61は、常温酸化触媒又は光酸化触媒を含むものでなくてもよいし、他の触媒その他の物質を含むものであってもよい。
【0042】
また、前記孔61aの形状は、正面から見て、図6の(a)に示されるような正方形であってもよいし、正六角形であってもよいし、円であってもよいし、正三角形であってもよいし、いかなる形状であってもよい。なお、前記孔61aは、フィルタ本体61を側面の厚さ方向に貫通するように形成されており、集塵が行われた後の混合体が該フィルタ本体61を側面の厚さ方向に通過することができるようになっている。
【0043】
また、図7において、62は、正面図(a)及び側面図(b)に示されるような形状の弾力性を有する緩衝材であり、前記フィルタ本体61の側面に巻き付けられるように配設される。前記緩衝材62は、例えば、発泡倍率30倍の発泡ポリエチレンから成るが、発泡ポリウレタンから成るものであってもよいし、いかなる材質からなるものであってもよい。
【0044】
図に示されるように、前記緩衝材62は帯状の細長い形状であるが、幅広部分62a及び幅狭部分62bを有する。ここで、前記幅広部分62aの幅寸法Dは、フィルタ本体61側面の厚さ寸法Cより大きな寸法、例えば、9[mm]程度であり、幅狭部分62bの幅寸法Eは前記側面の厚さ寸法Cより小さな寸法、例えば、7[mm]程度である。なお、幅広部分62aの長さ寸法Fはフィルタ本体61の長さ寸法Aよりも短く、例えば、40[mm]程度である。
【0045】
そして、前記緩衝材62をフィルタ本体61の側面に巻き付けるように配設して、図1及び図8に示されるようなフィルタ本体ユニット63が構成される。ここで、図8の(a)はフィルタ本体ユニット63の正面図であり、図8の(b)はフィルタ本体ユニット63の側面図である。
【0046】
この場合、フィルタ本体61の全周のほぼ半分の長さを有する2つの緩衝材62を使用してフィルタ本体61の側面を覆うようになっているが、フィルタ本体61の全周にほぼ等しい長さを有する単一の緩衝材62を使用してもよい。また、緩衝材62の端面の合わせ目に隙間が生じることがないように、緩衝材62の長さを調節することが望ましい。
【0047】
ここで、緩衝材62は、幅広部分62aが、図8の(a)において左右対称の位置になるように、すなわち、幅広部分62aが互いに正対するように配設されることが望ましく、さらに、幅広部分62aの中心と、フィルタ本体61の長辺の中心がほぼ一致するように、緩衝材62が配設されることがより望ましい。また、緩衝材62は、図8の(b)に示されるように、幅広部分62aの幅寸法D及び幅狭部分62bの幅寸法Eの中心がフィルタ本体61側面の厚さ寸法Cの中心とほぼ一致して、幅広部分62aがフィルタ本体61の表面側に突出する突出量と裏面側に突出する突出量とが等しくなるように配設されることが望ましい。
【0048】
このようにして構成されたフィルタ本体ユニット63をカートリッジ枠体64に装填(てん)して、図9に示されるようなフィルタカートリッジ36を得ることができる。また、前記カートリッジ枠体64の材質は、紙、樹脂、金属、その他いかなる材質であってもよいが、ここでは材質が紙である場合について説明する。前記カートリッジ枠体64は、内部に前記フィルタ本体ユニット63が3つ装填される直方体の箱であって、正面及び裏面に前記混合体を通過させるための大きな開口をそれぞれ3つ有するものであり、複数の板状部材を接合して形成されてもよいが、展開された1枚の板状部材を折り曲げて組み立てることによって形成することが望ましい。
【0049】
なお、フィルタ本体61が光酸化触媒を含み、フィルタカートリッジ36が紫外線照射器37の紫外線ランプの近傍に配設される場合、カートリッジ枠体64はそれ自体紫外線ランプからの紫外線が照射されるので、劣化したり変色したりする恐れがある。そのため、カートリッジ枠体64の表面の色を紫外線吸収色にして、該カートリッジ枠体64の内部にまで紫外線が届かないようにすることが必要である。これにより、紫外線ランプからの紫外線がカートリッジ枠体64の表面で反射して、フィルタカートリッジ36周辺に存在する部材に当たることも防止される。
【0050】
ここで、前記紫外線吸収色とは、少なくとも近紫外線より短波長の光を吸収する色であり、例えば、黒色である。そして、前記カートリッジ枠体64の全面が紫外線吸収色であることが望ましいが、外側に該当する場所だけが紫外線吸収色であってもよい。また、紫外線吸収色とするには、表面を塗装した板状部材やそれ自体の色が紫外線吸収色である樹脂のような材質の板状部材を使用してカートリッジ枠体64を形成してもよいし、箱状に形成されたカートリッジ枠体64の表面を塗装してもよい。
【0051】
次に、前記構成のハニカムフィルタの保持構造において、ハニカムフィルタに荷重が加えられた状態について説明する。
【0052】
図10は本発明の実施の形態におけるハニカムフィルタの保持構造において、ハニカムフィルタに荷重が加えられた状態を示す図である。
【0053】
ハニカムフィルタとしてのフィルタ本体61の周囲に緩衝材62が配設されたフィルタ本体ユニット63においては、幅広部分62aがフィルタ本体61の表面側及び裏面側に側面の厚さ方向に突出している。前記フィルタ本体61は図示されないカートリッジ枠体64内に収納される。
【0054】
通常、フィルタ本体61は寸法精度が低く寸法にばらつきがあるので、フィルタカートリッジ枠体64はフィルタ本体61よりもやや大きめに作成され、フィルタ本体61との間に隙間が生じるようになっている。しかし、本実施の形態においては、緩衝材62の幅広部分62aがフィルタ本体61の表面側及び裏面側に突出している。そのため、幅広部分62aに対応する箇所において、フィルタ本体61側面の厚さ方向に関する隙間は緩衝材62によって完全に埋められ、前記幅広部分62aの図における上端辺及び下端辺が、図示されないフィルタカートリッジ枠体64に接触している。
【0055】
一方、緩衝材62の幅狭部分62bの幅は、フィルタ本体61側面の厚さ寸法より小さい寸法なので、フィルタ本体61の表面及び裏面よりも引っ込んでいる。そのため、幅狭部分62bに対応する箇所において、フィルタ本体61側面の厚さ方向に関する隙間は残存したままである。したがって、幅狭部分62bに対応する箇所においてはフィルタ本体61の周縁部分も、緩衝材62もフィルタカートリッジ枠体64に接触していない。
【0056】
すなわち、図示されないフィルタカートリッジ枠体64内において、フィルタ本体ユニット63は緩衝材62の幅広部分62aだけによってフィルタ本体61側面の厚さ方向に支持され、他の部分は宙に浮いたフローティング状態となっている。したがって、フィルタカートリッジ枠体64からのフィルタ本体61の厚さ方向に関する荷重は、すべて前記幅広部分62aに作用し、他の部分には作用しない。そして、前記幅広部分62aに作用した荷重は、フィルタ本体ユニット63の前記幅広部分62aに対応する周辺部分に伝達されるので、前記フィルタカートリッジ枠体64からの荷重は、フィルタ本体61の前記幅広部分62aに対応する箇所にだけ作用する。
【0057】
したがって、フィルタカートリッジ36の交換作業時等に該フィルタカートリッジ36を床上に落下させたような場合、フィルタ本体61の厚さ方向に作用する荷重は、図10に示されるように、幅広部分62aに対応する箇所にだけ作用する。そして、該幅広部分62aはフィルタ本体61の対向面の対向する2つの長辺に位置するので、前記荷重は、フィルタ本体61の互いに対向する前記長辺にそれぞれ作用することになる。
【0058】
ここで、曲げモーメントの大きさは荷重の大きさに比例し、かつ、荷重の作用点の間隔の2乗に比例するので、作用点の間隔が短くなると、曲げモーメントが極めて小さくなる。そのため、フィルタ本体61の対向面の互いに対向する長辺にそれぞれ作用する荷重による曲げモーメントの大きさは、前記荷重がフィルタ本体61の短辺に作用した場合と比較すると極めて小さくなる。したがって、作用点がフィルタ本体61の対向面の互いに対向する短辺に位置すればフィルタ本体61が割れてしまう程度の荷重であっても、作用点が互いに対向する長辺に位置するとフィルタ本体61が割れない可能性が高くなる。
【0059】
ところで、本実施の形態においては、フィルタカートリッジ枠体64からの荷重は、フィルタ本体61の幅広部分62aに対応する箇所にだけ作用するが、幅広部分62aのどの箇所に作用するかは、一定でない。このため、図10に示されるような位置に荷重が作用した場合には作用点の間隔が短いが、一方の長辺側の幅広部分62aの端と他方の長辺側の幅広部分62aの反対端とに荷重が作用した場合には、作用点の間隔が長くなり、曲げモーメントが許容範囲を超えることも予想される。ここで、幅広部分62aが図8の(a)において左右対称の位置にある場合、すなわち、対向する長辺において幅広部分62aが互いに正対する位置にある場合、幅広部分62aの長さ寸法Fを制限すれば、一方の長辺側の幅広部分62aの端と他方の長辺側の幅広部分62aの反対端とに荷重が作用しても、作用点の間隔を制限することができることが分かる。
【0060】
本発明者の実験によると、「従来の技術」及び「発明が解決しようとする課題」において説明した従来の保持構造を有するハニカムフィルタの場合、複合換気ユニット11の空気清浄部17に配設する状態のフィルタカートリッジ36を80[cm]の高さから床上に落下させた時に、フィルタ本体61の長さ寸法Aが80[mm]以上であると、フィルタ本体61が割れてしまうことが判明した。
すなわち、通常に予想される程度の衝撃をフィルタカートリッジ36に加えた時にフィルタ本体61に作用する荷重の場合、作用点の間隔が80[mm]以上であると曲げモーメントが許容範囲を超えることが判明した。
【0061】
したがって、一方の長辺側の幅広部分62aの端と他方の長辺側の幅広部分62aの反対端との間の長さを80[mm]未満とすればよいことが分かる。本実施の形態においては、フィルタ本体61の幅寸法Bは70[mm]程度であるから、ピタゴラスの定理から、前記幅広部分62aの長さ寸法Fを(802 −702 )1/2 ≒40[mm]以下にすればよいことが分かる。
【0062】
なお、曲げモーメントが許容範囲を超えることがない前記作用点の間隔の数値80[mm]は、フィルタカートリッジ36に加える衝撃の強さ、フィルタ本体61の強度等の諸条件に依存するものであるから、必要に応じて他の数値を採用することができる。
【0063】
また、本実施の形態においては、フィルタカートリッジ枠体64内において、フィルタ本体ユニット63は緩衝材62の幅広部分62aだけによってフィルタ本体61側面の厚さ方向に支持され、他の部分はフローティング状態となっていて、フィルタカートリッジ枠体64からのフィルタ本体61側面の厚さ方向に関する荷重は、すべて前記幅広部分62aに作用し、他の部分には作用しない。したがって、フィルタカートリッジ枠体64がフィルタ本体61に直接接触してフィルタ本体61が破損してしまうことがない。
【0064】
このように、本実施の形態においては、フィルタ本体61側面に巻き付けられる緩衝材62の幅広部分62aが、フィルタ本体61の対向する長辺にそれぞれ位置し、フィルタカートリッジ枠体64内において、フィルタ本体61は前記幅広部分62aだけによってフィルタ本体61の厚さ方向に支持されるようになっている。
【0065】
したがって、フィルタカートリッジ36に振動や衝撃が加わった場合でも、フィルタ本体61側面の厚さ方向に作用する荷重は幅広部分62aに対応する箇所にだけ作用するので、前記荷重の作用点の間隔が長くならず、前記フィルタ本体61の受ける曲げモーメントが大きくなることがない。そのため、フィルタ本体61が割れることがない。そして、フィルタ本体61が割れないので、長期間使用しても、フィルタカートリッジ36の流路抵抗が増大することなく、かつ、フィルタ性能が低下することもない。
【0066】
また、フィルタ本体61の長辺を長くすることができるので、フィルタ本体61を大型化することが可能となる。そのため、フィルタカートリッジ36に装填するフィルタ本体61の数を減少することができるので、フィルタカートリッジ36の開口の面積を大きくすることができ、空気の流れをスムーズにして、流路抵抗を減少させるとともにフィルタ性能を向上させることができる。また、フィルタ本体61の数を減少することができるので、フィルタ本体61の製造コスト及びフィルタカートリッジ36の組立コストを低下させることができる。
【0067】
さらに、フィルタカートリッジ枠体64がフィルタ本体61に直接接触してフィルタ本体61が破損してしまうこともない。
【0068】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0069】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ハニカムフィルタカートリッジにおいては、空気が通過する多数の孔を備えたハニカムフィルタの側面に緩衝材を配設して、前記ハニカムフィルタをカートリッジ枠体内に保持するハニカムフィルタカートリッジであって、前記緩衝材は、前記側面の厚さ寸法よりも大きい幅寸法の幅広部分を備え、該幅広部分が前記ハニカムフィルタの対向面の対向する2つの長辺に位置し、かつ、前記側面の厚さ方向に前記対向面から突出するように配設され、前記ハニカムフィルタは、前記幅広部分だけによって前記側面の厚さ方向に前記カートリッジ枠体内に保持される。
【0070】
この場合、カートリッジ枠体に振動や衝撃が加わった場合でも、ハニカムフィルタの厚さ方向に作用する荷重は幅広部分に対応する箇所にだけ作用するので、前記荷重の作用点の間隔が長くならず、前記ハニカムフィルタの受ける曲げモーメントが大きくなることがない。そのため、ハニカムフィルタが割れることがない。
【0071】
他のハニカムフィルタカートリッジにおいては、さらに、前記緩衝材は、前記側面の厚さ寸法よりも小さい幅寸法の幅狭部分を備え、該幅狭部分が前記側面の厚さ方向に前記対向面から突出しないように配設される。
【0072】
この場合、ハニカムフィルタは緩衝材の幅広部分だけによって厚さ方向に支持され、他の部分は宙に浮いたフローティング状態となるので、カートリッジ枠体からのハニカムフィルタの厚さ方向に関する荷重は、すべて前記幅広部分に作用し、他の部分には作用しない。
【0073】
さらに、カートリッジ枠体がハニカムフィルタに直接接触してハニカムフィルタが破損してしまうこともない。
【0074】
更に他のハニカムフィルタカートリッジにおいては、さらに、前記幅広部分は、互いに正対するように配設されるとともに、前記幅広部分の前記長辺方向の長さ寸法は、正対する前記幅広部分上の点の間隔が所定の長さを超えないような寸法である。
【0075】
この場合、一方の長辺側の幅広部分の端と他方の長辺側の幅広部分の反対端とに荷重が作用しても、前記荷重の作用点の間隔が長くなることがないので、前記ハニカムフィルタの受ける曲げモーメントが許容範囲を超えることがない。
【0076】
更に他のハニカムフィルタカートリッジにおいては、さらに、前記所定の長さは、前記長辺の長さ寸法よりも短い。
【0077】
この場合、ハニカムフィルタの長辺を長くすることができるので、ハニカムフィルタを大型化することが可能となる。そのため、カートリッジ枠体に装填するハニカムフィルタの数を減少できるので、カートリッジ枠体の開口の面積を大きくすることができ、空気の流れをスムーズにして、流路抵抗を減少させるとともにフィルタ性能を向上させることができる。また、ハニカムフィルタの数を減少できるので、ハニカムフィルタの製造コスト及びフィルタカートリッジの組立コストを低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における緩衝材を取り付けたフィルタ本体の斜視図である。
【図2】従来の保持構造におけるフィルタ本体に荷重が加えられた状態を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態における複合換気ユニットの概略斜視図である。
【図4】本発明の実施の形態における複合換気ユニットの概念図である。
【図5】本発明の実施の形態における複合換気ユニットの断面図である。
【図6】本発明の実施の形態におけるフィルタ本体の構成を示す図である。
【図7】本発明の実施の形態におけるフィルタ本体のための緩衝材の構成を示す図である。
【図8】本発明の実施の形態における緩衝材を取り付けたフィルタ本体の構成を示す図である。
【図9】本発明の実施の形態におけるフィルターカートリッジの斜視図である。
【図10】本発明の実施の形態におけるハニカムフィルタの保持構造において、ハニカムフィルタに荷重が加えられた状態を示す図である。
【符号の説明】
61 フィルタ本体
62 緩衝材
62a 幅広部分
62b 幅狭部分
64 カートリッジ枠体
Claims (4)
- (a)空気が通過する多数の孔を備えたハニカムフィルタの側面に緩衝材を配設して、前記ハニカムフィルタをカートリッジ枠体内に保持するハニカムフィルタカートリッジであって、
(b)前記緩衝材は、前記側面の厚さ寸法よりも大きい幅寸法の幅広部分を備え、該幅広部分が前記ハニカムフィルタの対向面の対向する2つの長辺に位置し、かつ、前記側面の厚さ方向に前記対向面から突出するように配設され、
(c)前記ハニカムフィルタは、前記幅広部分だけによって前記側面の厚さ方向に前記カートリッジ枠体内に保持されることを特徴とするハニカムフィルタカートリッジ。 - 前記緩衝材は、前記側面の厚さ寸法よりも小さい幅寸法の幅狭部分を備え、該幅狭部分が前記側面の厚さ方向に前記対向面から突出しないように配設される請求項1に記載のハニカムフィルタカートリッジ。
- 前記幅広部分は、互いに正対するように配設されるとともに、前記幅広部分の前記長辺方向の長さ寸法は、正対する前記幅広部分上の点の間隔が所定の長さを超えないような寸法である請求項1又は2に記載のハニカムフィルタカートリッジ。
- 前記所定の長さは、前記長辺の長さ寸法よりも短い請求項3に記載のハニカムフィルタカートリッジ。
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