JP4757745B2

JP4757745B2 - 空気浄化装置、空気清浄機及び空気調和装置

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Publication number: JP4757745B2
Application number: JP2006233703A
Authority: JP
Inventors: 彰志賀; 史朗竹内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: JP2008055287A

Description

本発明は、空気中の臭気ガスや粉塵を除去するためのフィルタを洗浄再生する空気浄化装置、空気清浄機及び空気調和装置に関するものである。

一般的に、空気浄化装置、空気清浄機及び空気調和装置には、空気中の微細なゴミ（粉塵等の塵埃、臭気ガスや有毒ガス等のガス状物質等）を除去するためのフィルタが設けられている。従来、このようなフィルタは、ユーザが取り外し、ユーザが洗浄して再生するようになっていた。フィルタの能力を低下させないようにするには、定期的にフィルタを洗浄しなければならない。このことがユーザにとって負担となってしまい、フィルタを洗浄せずに放置してしまうということも多かった。

また、このようなフィルタにゴミが付着しつづけると、空気の浄化能力が低下するだけでなく、フィルタに空気を通風させるためのファンへの負荷の増加や、空気清浄フィルタ下流側の機器、たとえば熱交換器等がある場合には熱交換のエネルギー効率が低下してしまう。そこで、空気清浄用のフィルタを効率よく洗浄再生することができ、空気清浄能力が長期にわたり維持でき、ユーザーの便宜を向上することができ、またエネルギー消費の低減にも寄与することができる空気浄化装置が望まれている。

そのようなものとして、「空気調和機の室内機に備えられた空気中の塵埃等を取り除くフィルタ装置において、フィルタの移動手段と、圧縮空気または蒸気の発生手段と、前記圧縮空気または蒸気を前記フィルタに向けて噴射する手段と、前記圧縮空気または蒸気の噴射および停止を制御する手段と、前記フィルタに付着した塵埃等を前記圧縮空気または蒸気とともに前記空気調和機の外部へ排出する通路とを備えた空気調和機」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

この空気調和機では、圧縮空気または蒸気を噴射することによって、フィルタ表面のゴミを除去し、圧縮空気または蒸気とともに外部に排出してフィルタの再生を行なっている。このとき、フィルタを移動しながら圧縮空気または蒸気を噴射させるので、フィルタの全体が洗浄されることになる。したがって、この空気調和機では、定期的にフィルタの洗浄を自動的に行なうことができ、フィルタの能力の低下を防止することを可能にしている。

また、「空気吸込口と空気吹出口を備える本体キャビネット内に熱交換器と送風ファンとが収納されているとともに、上記空気吸込口と上記熱交換器との間に除塵用のフィルタが配置されている空気調和機において、上記本体キャビネット内には、上記フィルタを上記本体キャビネットの内外に向けて往復的に移動させるスライド手段と、上記フィルタの移動経路に沿って上記フィルタと接触するように配置されたフィルタ清掃部とが設けられている空気調和機」が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

この空気調和機では、フィルタをスライド移動させて、フィルタ清掃部に設置されている清掃ブラシでフィルタを自動的に洗浄し、除去されたゴミがフィルタ清掃部外に持ち出されないようにしてフィルタの再生を行なっている。したがって、この空気調和機では、自動的にフィルタを洗浄し、除去したゴミを簡単に回収してフィルタの能力の低下を防止することを可能にしている。

特開平６−１８２１３０号公報（第２頁、第１図）特開２００４−２８４８７号公報（第６頁、第１図）

特許文献１に記載の空気調和機は、圧縮空気または蒸気を噴射することによって、フィルタを再生するようにしたものである。しかしながら、静電気的にゴミがフィルタに付着している場合には、圧縮空気を吹き付けただけではフィルタ表面に付着したゴミの除去が困難であるという課題があった。また、蒸気を噴射する場合には、周辺に水が漏れないような密閉構造にする必要が生じたり、液体としての水の供給が必要なために装置が大型化したりするという課題もあった。

特許文献２に記載の空気調和機は、フィルタ清掃部に設置されている清掃ブラシでフィルタを再生するようにしたものである。しかしながら、清掃ブラシでフィルタを洗浄再生する場合においては、フィルタに付着した大型のゴミしか除去することができないといった課題があった。また、静電気的にゴミがフィルタに付着している場合には、清掃ブラシだけではフィルタ表面に付着したゴミの除去が困難であるという課題もあった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、フィルタに付着したゴミを効率よく除去し、フィルタの洗浄再生を容易に行うことのできる空気浄化装置、空気清浄機及び空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係わる空気浄化装置は、空気中のゴミを捕集し、空気を浄化する空気清浄フィルタと、空気清浄フィルタを洗浄再生するための空気を送風する再生用ファンと、再生用ファンから送風された空気を空気清浄フィルタに導く送風ダクトと、送風ダクト内を流れる空気を加熱する加熱装置と、送風ダクト外の空気から水分を吸着し、加熱装置で加熱された空気で該水分を脱着し、該送風ダクト内の空気を加湿して相対湿度を高める吸湿剤ロータとを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係わる空気浄化装置は、空気中のゴミを捕集し、空気を浄化する空気清浄フィルタと、空気清浄フィルタを洗浄再生するための空気を送風する再生用ファンと、再生用ファンから送風された空気を空気清浄フィルタに導く送風ダクトと、送風ダクト内に排熱の一部を送り込むための室内熱交換器と、送風ダクト外の空気から水分を吸着し、室内熱交換器からの排熱で該水分を脱着し、該送風ダクト内の空気を加湿して相対湿度を高める吸湿剤ロータとを備えたことを特徴とする。

本発明に係わる空気清浄機は、上記の空気浄化装置を搭載したことを特徴とする。また、本発明に係わる空気調和装置は、上記の空気浄化装置を搭載したことを特徴とする。

本発明に係わる空気浄化装置は、空気中のゴミを捕集し、空気を浄化する空気清浄フィルタと、空気清浄フィルタを洗浄再生するための空気を送風する再生用ファンと、再生用ファンから送風された空気を空気清浄フィルタに導く送風ダクトと、送風ダクト内を流れる空気を加熱する加熱装置と、送風ダクト外の空気から水分を吸着し、加熱装置で加熱された空気で該水分を脱着し、該送風ダクト内の空気を加湿して相対湿度を高める吸湿剤ロータとを備えたので、空気清浄フィルタの洗浄再生に供する空気の相対湿度を高くでき、空気清浄フィルタを容易に洗浄再生することができる。したがって、空気清浄フィルタの洗浄効率を向上できるとともに、ユーザに要求する負担を軽減することができる。

また、本発明に係わる空気浄化装置は、空気中のゴミを捕集し、空気を浄化する空気清浄フィルタと、空気清浄フィルタを洗浄再生するための空気を送風する再生用ファンと、再生用ファンから送風された空気を空気清浄フィルタに導く送風ダクトと、送風ダクト内に排熱の一部を送り込むための室内熱交換器と、送風ダクト外の空気から水分を吸着し、室内熱交換器からの排熱で該水分を脱着し、該送風ダクト内の空気を加湿して相対湿度を高める吸湿剤ロータとを備えたので、空気清浄フィルタの洗浄再生に供する空気の相対湿度を高くでき、空気清浄フィルタを容易に洗浄再生することができる。したがって、空気清浄フィルタの洗浄効率を向上できるとともに、ユーザに要求する負担を軽減することができる。

本発明に係わる空気清浄機は、上記の空気浄化装置を搭載したので、空気浄化装置の効果を全部有することが可能になる。また、本発明に係わる空気調和装置は、上記の空気浄化装置を搭載したので、空気浄化装置の効果を全部有することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わる空気浄化装置１００の概略構成を示す概略構成図である。図１に基づいて、実施の形態１に係わる空気浄化装置１００の構成及び動作について説明する。この空気浄化装置１００には、送風ダクト１６内の空気の相対湿度を高くする手段の一例として吸湿剤ロータ６が備えられている。なお、この空気浄化装置１００は、空気清浄機や空気調和装置に搭載されて利用されてもよく、空気調和装置１００のまま利用されてもよい。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

図１に示すように、空気浄化装置１００は、空気中の微細なゴミ（粉塵等の塵埃、臭気ガスや有毒ガス等のガス状物質等）を捕集する空気清浄フィルタ１と、浄化するための空気を空気清浄フィルタ１に通風させる空気清浄用ファン２と、空気清浄フィルタ１を洗浄再生するためのフィルタ再生手段５０と、空気清浄フィルタ１の位置とフィルタ再生手段５０の位置とを相対的に変化させるための移動機構４とで構成されている。

フィルタ再生手段５０は、空気清浄フィルタ１を再生するための空気を送風する再生用ファン３と、再生用ファン３から送風された空気を加熱する加熱装置であるヒータ５と、ヒータ５で加熱された空気で水分を脱着し、その水分で空気を加湿する吸湿剤ロータ６と、再生用ファン３から送風された空気を空気清浄フィルタ１に導通する送風ダクト１６と、送風ダクト１６の出口近傍に設けられ、空気清浄フィルタ１を洗浄する清掃ブラシ７と、清掃ブラシ７によって掻き出されたゴミを溜めるゴミ受け箱８とで構成されている。なお、空気浄化装置１００には、再生用ファン３から送風された空気を所定の方向に反射させる図示省略の反射板と、空気清浄フィルタ１を通過し、反射板によって再びフィルタの風上側に送られた空気を排出する図示省略の排気ダクトとを設けるとよい。

空気清浄フィルタ１は、空気中のゴミを捕集できるものであればよい。たとえば、ポリエチレン系やポリエステル系、ポリプロピレン系等の有機高分子繊維、あるいは、ガラスやセラミック等の無機系繊維からなる不織布や織布を素材として空気清浄フィルタ１を構成するとよい。また、これらの繊維の他に、空気清浄フィルタ１には、酸化マンガンや酸化チタン、酸化鉄等の遷移金属酸化物、白金やパラジウム等の貴金属、ゼオライトやシリカゲル、活性炭等の多孔質な吸着剤等のうち１つ以上を脱臭のために添着するとよい。

なお、空気清浄フィルタ１には、銀担持リン酸塩や銅担持ゼオライト等の無機系、イミダゾール系や４級アンモニウム塩等の有機系のうち１つ以上の抗菌剤を添着することが望ましい。また、これらの材料と放電や光照射とを組み合わせれば、脱臭や殺菌の性能を向上させることが可能になる。さらに、空気清浄フィルタ１に静電気の発生を防止する帯電防止剤を添着してもよい。この空気清浄フィルタ１の構成については、図２で詳細に説明するものとする。

空気清浄用ファン２は、空気清浄用ファン１に通風可能なものであればよい。たとえば、軸流ファンやシロッコファンに代表される遠心ファン等で構成するとよい。再生用ファン３は、送風ダクト１６内に設けられ、空気清浄用ファン１に通風可能なものであればよい。たとえば、軸流ファンやシロッコファンに代表される遠心ファン等で構成するとよい。移動機構４は、空気清浄フィルタ１を移動させることが可能になっていればよく、機構を特に限定するものではない。

吸湿剤ロータ６は、回転軸１５を中心に回転自在となっており、送風ダクト１６の外側で水分を吸着（吸湿）し、その水分を送風ダクト１６の内側で脱着し、その水分で空気を加湿するようになっている。この吸湿剤ロータ６には、表面積が２００ｍ²／ｇから３０００ｍ²／ｇまでの範囲で、かつ、細孔径分布の極大値を与える細孔径が０．２ｎｍから１０ｎｍまでの範囲である多孔質材料を添着するのが望ましい。また、吸湿剤ロータ６に添着される多孔質材料の材料１ｇあたりにおける空気中の水分の可逆的な吸脱着量が０．１ｇ以上０．５ｇ以下であることが望ましい。

そのような多孔質材料としては、たとえばゼオライトやシリカゲル、チタノシリケート、メソポーラスシリカ、酸化チタン、カーボンナノチューブ等の数オングストロームから１０ｎｍ（ナノメートル）程度までの細孔を有する素材が望ましい。そして、吸湿剤ロータ６は、これらの素材をハニカム形状のように低圧損で空気との接触効率のよい担体に添着して構成するのが望ましい。

これらの素材には、各素材に応じた水分の吸着及び脱着に適した湿度領域が存在する。このため、空気浄化装置１００の設置される場所や性能等の諸条件に合わせて最適な素材を選択し、吸湿剤ロータ６を構成することが望ましい。また、水分の脱着のためのヒータ５の入力や温度や、空気清浄フィルタ１の洗浄再生のための再生用ファン３の送風風量等は、空気清浄フィルタ１の洗浄再生に最適な温度及び湿度となるように調整することが望ましい。このような調整は、図示省略のマイコン等で構成される制御手段が行なうようになっている。

清掃ブラシ７は、送風ダクト１６の出口近傍に設けられており、空気清浄フィルタ１に付着したゴミを掻き出す役目を果たすようになっている。たとえば、清掃ブラシ７を、比較的剛直性をもつ有機繊維や剛性のあるへら状のゴム、粘着性のあるスポンジ等を用いて構成するとよい。ゴミ受け箱８は、空気清浄フィルタ１から掻き出されたゴミを溜めることができる位置に配置すればよく、特に配置場所を限定するものではない。送風ダクト１６は、再生用ファン３で送風される空気を空気清浄フィルタ１に導通できるものであればよい。

次に、空気浄化装置１００の動作について説明する。
まず、再生用ファン３によって送風ダクト１６内を空気が通風する。この空気は、ヒータ５を通過する際に加熱され、吸湿剤ロータ６に吸着している水分を揮発（脱着）させる。つまり、この水分で送風ダクト１６内の空気清浄フィルタ１を洗浄再生するための空気そ加湿し、相対湿度を高くしているのである。吸湿剤ロータ６は、送風ダクト１６内で吸着していた水分を放出すると、回転して送風ダクト１６の外へと移動し、空気清浄用ファン２によって送風されている空気中の水分を繰り返し吸湿する。この吸湿剤ロータ６に吸着した水分は、送風ダクト１６内の空気清浄フィルタ１を洗浄再生するための空気を加湿するのに再度用いられる。

一方、吸湿剤ロータ１６を通過し加湿された空気は、送風ダクト１６内を流れて空気清浄フィルタ１に到達し、空気清浄フィルタ１を通過する。空気清浄フィルタ１を通過した空気は、反射板によって反射し、再度空気清浄フィルタ１の風上側に送られて排気ダクトから排出される。すなわち、送風ダクト１６内の空気を加熱及び加湿することで相対湿度を高め、空気清浄フィルタ１の洗浄再生の効率化を図っているのである。

清掃ブラシ７は、加湿された空気が空気清浄フィルタ１を通過する際に、この空気との協同作用で空気清浄フィルタ１の風上側（紙面左側）に捕集されているゴミを掻き出す。つまり、送風ダクト１６内の空気の相対湿度を高くすることで、清掃ブラシ７がゴミを容易に掻き出せるようになっているのである。このとき、移動機構４によって空気清浄フィルタ１が移動しているので、空気清浄フィルタ１の全体を漏れなく洗浄再生することができる。清掃ブラシ７によって掻き出されたゴミは、ゴミ受け箱８に溜められる。

このように、フィルタ再生手段５０を空気浄化装置１００に設けることによって、空気清浄フィルタ１の洗浄再生効率を向上させている。つまり、空気清浄フィルタ１に静電気的にゴミが付着している場合であっても、送風ダクト１６内の空気を加湿することで相対湿度を高め静電気を消失しやすくして空気清浄フィルタ１の洗浄効率を向上しているのである。静電気は、湿度と密接な関係を有しており、湿度が低いと静電気が帯電しやすく、湿度が高いと帯電しにくいという性質を有している。また、清掃ブラシ７と空気清浄フィルタ１とが擦れる際に、静電気が発生しても、空気清浄フィルタ１に到達する空気は加湿されているので静電気的にゴミが付着するのを防止できる。

なお、移動機構４は、空気清浄フィルタ１を上下や左右という直線的な方向に移動させるだけでなく、回転移動させたり、巻き取るように移動させたりしてもよい。また、清掃ブラシ７自体に回転運動を与えて移動機構４と組み合わせることで、より効率よく空気清浄フィルタ１に付着したゴミを除去できるようにしてもよい。さらに、空気清浄動作を行う部分においては、空気清浄フィルタ１の帯電を促進するように放電機構や帯電機構を組み合わせることによって、より積極的なゴミ捕集と洗浄再生とを行ってもよい。

図２は、空気清浄フィルタ１の断面形状を示す縦断面図である。図２に基づいて、空気清浄フィルタ１の構成について説明する。この空気清浄フィルタ１は、フィルタ部２２を一対の電極２１によって挟み込むように構成されている。そして、電極２１には高圧電源２０が接続されており、この高圧電源２０によって高電圧が印加されるようになっている。このように空気清浄フィルタ１を構成することによって、比較的低圧損でゴミ捕集率が低いものであっても、電界の作用によってゴミ捕集率を高くできるというメリットがある。

また、電極２１を多分割にすれば、空気清浄動作を行う部分、つまり空気清浄フィルタ１のフィルタ再生手段５０と接触していない部分の電極２１には電圧を印加し、洗浄再生を行う部分、つまり空気清浄フィルタ１のフィルタ再生手段５０と接触する部分の電極２１には電圧を印加することなく、加湿と組み合わせることができる。こうすれば、更に効率のよい集塵及び洗浄再生のシステムを構築することができる。なお、上述した空気清浄フィルタ１の素材に加えて、チタン酸バリウムやマイカ等の高誘電率なセラミックを添着するとよい。

この実施の形態１では、フィルタ再生手段５０を固定し、移動機構４が空気清浄フィルタ１を可動する場合を例に説明したが、空気清浄フィルタ１を固定し、移動機構４がフィルタ再生手段５０を可動するようにしてもよい。つまり、移動機構４は、フィルタ再生手段５０と空気清浄フィルタ１との相対的な位置を移動させることができればよいのである。また、再生用ファン３は、屋内または屋外のいずれから空気を導入してもよい。なお、空気清浄フィルタ１をこのような構成に限定するものではなく、たとえば電極と組み合わせないような単純な構成としてもよい。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係わる空気浄化装置１００ａの概略構成を示す概略構成図である。図３に基づいて、実施の形態２に係わる空気浄化装置１００ａの構成及び動作について説明する。なお、この実施の形態２では上述した実施の形態１との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

この実施の形態２に係わる空気浄化装置１００ａには、空気清浄フィルタ１を洗浄再生するためのフィルタ再生手段５０ａが設けられている。このフィルタ再生手段５０ａは、上述したフィルタ再生手段５０の構成に加えて、空気清浄フィルタ１を挟んで送風ダクト１６の出口の対向位置に設けられている反射板９と、送風ダクト１６を囲むように設けられている排気ダクト１０とを構成要素としている。反射板９は、再生用ファン３から送風された空気を所定の方向に反射させる役目を果たし、排気ダクト１０は、空気を外部へ排気する役目を果たすようになっている。

次に、空気浄化装置１００ａの動作について説明する。
まず、再生用ファン３によって送風ダクト１６内を空気が通風する。この空気は、ヒータ５を通過する際に加熱され、吸湿剤ロータ６に吸着している水分を脱着させる。この水分によって空気が加湿され、空気清浄フィルタ１を洗浄再生するための送風ダクト１６内の空気の相対湿度を高くしている。加湿された空気は、送風ダクト１６内を流れて空気清浄フィルタ１に到達し、空気清浄フィルタ１を通過する。

清掃ブラシ７は、加湿された空気が空気清浄フィルタ１を通過する際に、この空気との協同作用で空気清浄フィルタ１の風上側に捕集されているゴミを掻き出す。空気清浄フィルタ１を通過した空気は、反射板９によって反射し、再度空気清浄フィルタ１の風上側に送られて排気ダクト１０から排出される。すなわち、送風ダクト１６内の空気を加熱及び加湿することで相対湿度を高め、空気清浄フィルタ１の洗浄再生の効率化を図っているのである。

通常、空気清浄フィルタ１に付着するゴミの多くは、風上側に付着する。それは、空気清浄フィルタ１を空気が通過する際に、空気中のゴミが空気清浄フィルタ１に捕集されるようになっているからである。このため、空気清浄フィルタ１を洗浄再生するための空気は、風下側から風上側へ流れるように送風されることが望ましい。しかしながら、空気清浄フィルタ１の風下側にフィルタ再生手段５０ａを配置し、風上側にゴミ受け箱８等を配置してしまうと、フィルタ再生手段５０ａ全体の厚みが増加してしまう可能性が大きくなる。

そこで、実施の形態２に係わる空気浄化装置１００ａでは、反射板９を用いることによって、空気清浄フィルタ１の風下側への構造物の設置を最小限に抑え、フィルタ再生手段５０ａ全体のコンパクト化を図っている。また、図３においては、ゴミ受け箱８ではなく、排気ダクト１０を設け、空気浄化装置１００ａの外部、望ましくは屋外へゴミを排出する構成としている。このようにゴミを屋外に排気すれば、溜まったゴミをユーザーが捨てなくて済み、利便性が更に向上する。

また、図３に示すように、送風ダクト１６及び排気ダクト１０の形状が筒状で、送風ダクト１６の中心軸と排気ダクト１０の中心軸とを一致させているような場合には、反射板９の断面形状を略Ｍ字形とすることが望ましい。このようにすれば、送風ダクト１６を流れる空気は、反射板９に衝突し容易に反転して、できるだけ漏れなく空気清浄フィルタ１の風上側に戻るので、同心円の外側（つまり、送風ダクト１６と排気ダクト１０との間に形成される隙間）から効率よく空気が排気されることになるのである。

なお、たとえば熱電変換素子やヒータ、熱交換器等の１つ以上の高温熱源または低温熱源と反射板９とを接続して、反射の際の空気を加熱または冷却するようにしてもよい。反射の際の空気を加熱すれば、空気清浄フィルタ１に付着したゴミのうちガス状物質が揮発しやすくなる。また、反射の際の空気を冷却すれば、相対湿度が上昇するために、ゴミの除去がしやすくなるとともに、ガス状物質と水分との置換が起こり、特に疎水性臭気分子が除去しやすくなる。この実施の形態２では、実施の形態１と同様にフィルタ再生手段５０ａを固定し、移動機構４が空気清浄フィルタ１を可動する場合を例に説明したが、空気清浄フィルタ１を固定し、移動機構４がフィルタ再生手段５０ａを可動するようにしてもよい。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係わる空気浄化装置１００ｂの概略構成を示す概略構成図である。図４に基づいて、実施の形態３に係わる空気浄化装置１００ｂの構成及び動作について説明する。この空気浄化装置１００ｂには、送風ダクト１６内の空気の相対湿度を高くする手段の一例として冷却装置３０が備えられている。なお、この実施の形態３では上述した実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１及び実施の形態２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

この実施の形態３に係わる空気浄化装置１００ｂには、空気清浄フィルタ１を洗浄再生するためのフィルタ再生手段５０ｂが設けられている。このフィルタ再生手段５０ｂは、空気清浄フィルタ１を洗浄再生するための空気の相対湿度を上げるために、実施の形態１に係わるフィルタ再生手段５０及び実施の形態２に係わるフィルタ再生手段５０ａに設けられているヒータ５及び吸湿剤ロータ６に代えて、冷却装置３０を設けるようになっている。

この冷却装置３０は、熱と電力とを変換することができる熱電変換素子３１と、送風ダクト１６内に配置され、熱電変換素子３１を介して、送風ダクト１６内の空気を吸熱することで冷却する冷却側熱交換器３２と、冷却側熱交換器３２から伝達される熱を放熱するためのヒートシンク３３とで構成されている。冷却側熱交換器３２は、熱電変換素子３１に接続され、この熱電変換素子３１の冷却側（送風ダクト４の内部）に配設されている。また、ヒートシンク３３は、熱電変換素子３１に接続され、この熱電変換素子３１の高温側（送風ダクト４の外部）に配設されている。この実施の形態３に係わるフィルタ再生手段５０ｂは、送風ダクト１６内の空気を冷却することによって相対湿度を高くするようになっている。

なお、フィルタ再生手段５０ｂには、空気清浄フィルタ１とフィルタ再生手段５０ｂとの位置を相対的に変化させるための移動機構４ｂが設けられている。この移動機構４ｂは、上述した移動機構４のように空気清浄フィルタ１を移動させるのではなく、フィルタ再生手段５０ｂ自体を移動させるようになっている。つまり、空気浄化装置１００ｂは、空気清浄フィルタ１が固定されており、フィルタ再生手段５０ｂ、つまり清掃ブラシ７、送風ダクト１６、排気ダクト１０及び反射板９を可動させる構造となっているのである。

次に、空気浄化装置１００ｂの動作について説明する。
まず、再生用ファン３によって送風ダクト１６内を空気が通風する。この空気は、冷却側熱交換器３１を通過する際に吸熱され、冷却される。ここで、空気清浄フィルタ１を洗浄再生するための空気の相対湿度を高くしているのである。冷却側熱交換器３１で奪った熱は、送風ダクト１６の外部のヒートシンク３２に伝達され、空気清浄用ファン２からの送風で冷却され、送風ダクト１６の外部に放熱される。

清掃ブラシ７は、加湿された空気が空気清浄フィルタ１を通過する際に、この空気との協同作用で空気清浄フィルタ１の風上側に捕集されているゴミを掻き出す。空気清浄フィルタ１を通過した空気は、反射板９によって反射し、再度空気清浄フィルタ１の風上側に送られて排気ダクト１０から排出される。すなわち、送風ダクト１６内の空気を冷却することで相対湿度を高め、空気清浄フィルタ１の洗浄再生の効率化を図っているのである。なお、移動機構４ｂによってフィルタ再生手段５０ｂが移動するので、空気清浄フィルタ１の全体を漏れなく洗浄再生することができる。

この実施の形態３では、移動機構４ｂがフィルタ再生手段５０ｂを可動し、空気清浄フィルタ１を固定する場合を例に説明したが、実施の形態１または実施の形態２で説明したように移動機構４ｂが空気清浄フィルタ１を可動し、フィルタ再生手段５０ｂを固定するようにしてもよい。また、この実施の形態３では、図４に示すように再生用ファン３が送風ダクト１６の下流側に配置され、冷却装置３０が送風ダクト１６の上流側に配置されているが、これに限定するものではなく、再生用ファン３と冷却部４０との位置関係を逆にしてもよい。また、移動機構４ｂは、フィルタ再生手段５０ｂを上下や左右という直線的な方向に移動させるだけでなく、回転移動させてもよい。

実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係わる空気浄化装置１００ｃの概略構成を示す概略構成図である。図５に基づいて、実施の形態４に係わる空気浄化装置１００ｃの構成及び動作について説明する。なお、この実施の形態４では上述した実施の形態１〜実施の形態３との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１〜実施の形態３と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

この実施の形態４に係わる空気浄化装置１００ｃには、空気清浄フィルタ１を洗浄再生するためのフィルタ再生手段５０ｃが設けられている。このフィルタ再生手段５０ｃは、実施の形態１に係わるフィルタ再生手段５０及び実施の形態２に係わるフィルタ再生手段５０ａの構成に加えて、放電システム４０を構成要素としている。この放電システム４０は、突起高圧電極４１とメッシュ接地電極４２と高圧電源４３とで構成されており、突起高圧電極４１とメッシュ接地電極４２とで吸湿剤ロータ６を挟むようになっている。この突起高圧電極４１及びメッシュ接地電極４２は、高圧電源４０に接続されている。

実施の形態４に係わるフィルタ再生手段５０ｃは、突起高圧電極４１とメッシュ接地電極４２との間に高圧電源を印加することで、吸湿剤ロータ６に吸着している水分の脱着を容易にしている。つまり、突起高圧電極４１に高圧電源４０からプラスＤＣ、マイナスＤＣ、ＡＣまたはパルスのいずれかの電圧を印加し、突起高圧電極４１とメッシュ接地電極４２との間で放電させることによって、吸湿剤ロータ６からの水分の脱着を容易にしているのである。ここでは、高圧電源４０をフィルタ再生手段５０ｃ内に設けた場合を例に説明しているが、フィルタ再生手段５０ｃの外部に設けてもよい。

次に、空気浄化装置１００ｃの動作について説明する。
まず、再生用ファン３によって送風ダクト１６内に空気を通風する。この空気は、ヒータ５を通過する際に加熱され、吸湿剤ロータ６に吸着している水分を脱着させる。このとき、突起高圧電極４１とメッシュ接地電極４２との間に高圧電源が印加されており、吸湿剤ロータ６で放電が起こっている。吸湿剤ロータ６に吸着している水分は、この放電の衝撃によって容易に脱着する。

この水分によって空気が加湿され、空気清浄フィルタ１を洗浄再生するための送風ダクト１６内の空気の相対湿度を高くしている。加湿された空気は、送風ダクト１６内を流れて空気清浄フィルタ１に到達し、空気清浄フィルタ１を通過する。清掃ブラシ７は、加湿された空気が空気清浄フィルタ１を通過する際に、この空気との協同作用で空気清浄フィルタ１の風上側に捕集されているゴミを掻き出す。空気清浄フィルタ１を通過した空気は、反射板９によって反射し、再度空気清浄フィルタ１の風上側に送られて排気ダクト１０から排出される。すなわち、送風ダクト１６内の空気を加熱及び加湿することで相対湿度を高め、空気清浄フィルタ１の洗浄再生の効率化を図っているのである。

なお、この実施の形態４では、実施の形態１及び実施の形態２と同様にフィルタ再生手段５０ｂを固定し、移動機構４が空気清浄フィルタ１を可動する場合を例に説明したが、実施の形態３と同様に空気清浄フィルタ１を固定し、移動機構４がフィルタ再生手段５０ｂを可動するようにしてもよい。また、突起高圧電極４１とメッシュ設置電極４２との配設位置を逆にしてもよい。

実施の形態５．
図６は、本発明の実施の形態５に係わる空気浄化装置１００ｄの概略構成を示す概略構成図である。図６に基づいて、実施の形態５に係わる空気浄化装置１００ｄの構成及び動作について説明する。なお、この実施の形態５では上述した実施の形態１〜実施の形態４との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１〜実施の形態４と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

この実施の形態５に係わる空気浄化装置１００ｄには、空気清浄フィルタ１を洗浄再生するためのフィルタ再生手段５０ｄが設けられている。また、空気浄化装置１００ｄには、空気清浄フィルタ１と空気清浄用ファン２との間に室内熱交換器６０が設けられている。つまり、空気浄化装置１００ｄを空気調和装置に搭載した場合における一例を示しているのである。

この室内熱交換器６０は、空気浄化装置１００ｄの下流側で空気清浄用ファン２の上流側に配置され、冷媒配管６５で室外熱交換器６１と接続されるようになっている。そして、送風ダクト１６は、その入り口が室内熱交換器６０の出口側（紙面右側）に配置されるようになっている。なお、図６に示すように、空気浄化装置１００ｄでは、室内熱交換器６０からの空気（排熱）で吸湿剤ロータ６を加熱するようになっているのでヒータ５を設けていない。

次に、空気浄化装置１００ｄの動作について説明する。
まず、室内熱交換器６０で凝縮動作を行い、加熱された空気を再生用ファン３によって送風ダクト１６を介して吸湿剤ロータ６へと通風する。この加熱された空気は、吸湿剤ロータ６に吸着している水分を脱着させる。この水分によって空気が加湿され、空気清浄フィルタ１を洗浄再生するための送風ダクト１６内の空気の相対湿度を高くしている。加湿された空気は、送風ダクト１６内を流れて空気清浄フィルタ１に到達し、空気清浄フィルタ１を通過する。

室内熱交換器６０の排熱で空気を加熱することで、ヒータ５や冷却装置３０等の電力を費やして熱を得る機構を設けなくて済み、エネルギー消費を低減できる。また、空気浄化装置１００ｄにおいては、室内熱交換器６０の排熱を利用するために、吸湿剤ロータ６に添着されている吸湿剤からの水分の脱着温度が８０℃程度以下に限定されることが容易に推察される。そのため、吸湿剤ロータ６に添着する吸湿剤には、特に中心細孔径が１．５ｎｍ以上のメソポーラス材料を使用することが好ましい。

なお、実施の形態４で示した放電システム４０や、他の熱源（たとえば、ヒータ５等）と組み合せれば、より効率よく水分の吸脱着をすることができる。この実施の形態５では、実施の形態１と同様にフィルタ再生手段５０ｄを固定し、移動機構４が空気清浄フィルタ１を可動する場合を例に説明したが、空気清浄フィルタ１を固定し、移動機構４がフィルタ再生手段５０ｄを可動するようにしてもよい。

実施の形態６．
図７は、本発明の実施の形態６に係わる空気浄化装置１００ｅの概略構成を示す概略構成図である。図７に基づいて、実施の形態６に係わる空気浄化装置１００ｅの構成及び動作について説明する。なお、この実施の形態６では上述した実施の形態１〜実施の形態５との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１〜実施の形態５と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

この実施の形態６に係わる空気浄化装置１００ｅでは、空気清浄フィルタ１ｅが回転ロータ形状となっている。この空気清浄フィルタ１ｅは、軸を中心として回転することによって汚染空気中のゴミを吸着除去し、清浄化空気を送り出す役目を果たす。また、この実施の形態６に係わる空気浄化装置１００ｅには、空気清浄フィルタ１ｅを洗浄再生するためのフィルタ再生手段５０ｅが設けられいてる。

このフィルタ再生手段５０ｅには、空気清浄フィルタ１ｅが回転ロータ形状となっているために空気清浄フィルタ１ｅまたはフィルタ再生手段５０ｅを移動させるための移動機構が設けられていない。このフィルタ再生手段５０ｅでは、送風ダクト１６ｅの入り口が、空気清浄フィルタ１ｅの下流側に配置され、送風ダクト１６ｅ内部に配置されている再生用ファン３によって空気清浄フィルタ１ｅで清浄化された空気の一部を吸湿剤ロータ６へ通風するようになっている。

この送風ダクト１６ｅは、吸湿剤ロータ６に到達する前で放湿風路７０と吸湿風路７１とに分岐している。放湿風路７０にはヒータ５が載置されており、このヒータ５で送風ダクト１６ｅ内を通風してきた洗浄空気を加熱するようになっている。放湿風路７０は、ヒータ５及び吸湿剤ロータ６に洗浄空気を導き、そこで作られる加湿空気を空気清浄フィルタ１ｅに導く役目を果たしている。また、放湿風路７０は、空気清浄フィルタ１ｅを洗浄した後の汚染濃縮空気を屋外に排気する役目も果たしている。

吸湿風路７１は、送風ダクト１６ｅ内の洗浄空気を水分脱着後の吸湿剤ロータ６に導く役目を果たしている。つまり、吸湿剤ロータ６は、吸湿風路７１内を通風する空気清浄フィルタ１ｅで清浄化された空気の一部から水分を吸着するようになっているのである。また、吸湿風路７１は、吸湿剤ロータ６で水分を補充（吸着）した後の除湿された空気を排気する役目も果たしている。

以上のように、この空気浄化装置１００ｅは、一つの送風ダクト１６ｅ内を通風している洗浄空気を、放湿風路７０と吸湿風路７１とに流れるようにして、この洗浄空気の一部を加熱して吸湿剤ロータ６の水分を脱着し加湿空気を作り出すこと、及び、この洗浄空気の一部に含まれる水分を吸湿剤ロータ６に吸着させることを分担している。なお、吸湿風路７１で吸湿剤ロータ６に水分を吸着された空気は、除湿空気となって排気されるようになっている。

また、この空気浄化装置１００ｅには、空気清浄フィルタ１ｅの上流にセンサ７６が設けられている。このセンサ７６は、空気清浄フィルタ１ｅに流れる空気の汚染濃度を検知するものである。なお、このセンサ７６は、空気の汚染濃度を検知できるものであればよく、特に種類を限定するものではない。たとえば、汚染センサやニオイセンサ、ガスセンサ等でセンサ７６を構成するとよい。さらに、この空気浄化装置１００ｅには、センサ７６からの検知情報（出力値）に基づいてヒータ５ｅの加熱制御や再生用ファン３の回転制御、吸湿剤ロータ６の回転制御を行なうマイコン７５が設けられている。

次に、空気浄化装置１００ｅの動作について説明する。
まず、再生用ファン３によって送風ダクト１６ｅ内に空気清浄フィルタ１ｅを通過した後の洗浄空気を通風する。この洗浄空気は、吸湿剤ロータ６に到達する前で放湿風路７０と吸湿風路７１とに分かれて吸湿剤ロータ６に導かれる。放湿風路７０を通風する洗浄空気の一部は、ヒータ５ｅを通過する際に加熱され、吸湿剤ロータ６に吸着している水分を脱着させる。この水分によって空気が加湿され、空気清浄フィルタ１ｅを洗浄再生するための放湿風路７０内の空気の相対湿度を高くしている。加湿された空気は、放湿風路７０内を流れて空気清浄フィルタ１ｅに到達し、空気清浄フィルタ１ｅを通過する。

清掃ブラシ７は、加湿された空気が空気清浄フィルタ１ｅを通過する際に、この空気との協同作用で空気清浄フィルタ１ｅの風上側に捕集されているゴミを掻き出す。空気清浄フィルタ１ｅを通過した空気は、汚染濃縮空気となって放湿風路７０から屋外に排気される。このとき、空気清浄フィルタ１ｅから掻き出されたゴミ（付着粉塵）は、排気ダクト１０を通って屋外に排気される。すなわち、放湿風路７０内の空気を加熱及び加湿することで相対湿度を高め、空気清浄フィルタ１ｅの洗浄再生の効率化を図っているのである。

また、吸湿剤ロータ６は、回転しており、放湿風路７０内で洗浄空気を加湿するのと同様に、吸湿風路７１内で洗浄空気から水分を吸着することを可能にしている。このように、このフィルタ再生手段５０ｅでは、連続的に加湿動作を実行可能としている。なお、この吸湿剤ロータ６通過後の吸湿風路７１内の除湿空気を、室内等に送風し、室内等の除湿に利用するようにしてもよい。

一方、空気清浄フィルタ１ｅの上流側に設けられているセンサ７６は、空気清浄フィルタ１ｅに流れ込む空気の汚染度を検知し、この情報をマイコン７５に送っている。このマイコン７５には、たとえば汚染濃度をＣ、時間をｔとした場合において、センサ７６から送られる情報に基づいてＣまたは、Ｃ×ｔまたはｔが予め設定してある閾値を越えたと判断したときに、ヒータ５ｅや再生用ファン３の動作を開始または再開させるようにプログラムしておくことが望ましい。

このような制御を行うことによって、空気の汚染状況に応じて空気清浄フィルタ１ｅを自動的に洗浄再生し、空気浄化装置１００ｅの性能を維持することができるので、ユーザの負担を軽減することができる。なお、空気清浄フィルタ１ｅの排気側（下流側）にセンサ７６を設けて、空気清浄フィルタ１ｅの洗浄再生の状況をモニターし、空気清浄フィルタ１ｅからの汚染排気が予め設定した閾値以下になるまで洗浄再生動作を続けるようにしてもよい。また、空気清浄フィルタ１ｅの上流及び下流のそれぞれにセンサ７６を設けて、空気清浄フィルタ１ｅの洗浄再生の状況をモニターするようにしてもよい。

このような設定は、空気浄化装置１００ｅの初期設定から、容易に変更できるようにソフトウェアで制御することが望ましく、また、複数台の空気浄化装置が同時に運転するようなシステムにおいては、洗浄再生動作のタイミングを一定時間づつずらすことによって、清浄化対象の部屋の空気清浄運転を停止することなく、一定以上の清浄度を維持することができる。

各実施の形態で説明した空気浄化装置１００〜空気浄化装置１００ｅは、図１〜図７に示した場合に限定するものではなく、各実施の形態を組み合わせて空気浄化装置を構成するようにしてもよい。たとえば、実施の形態１〜実施の形態５に係わる空気清浄フィルタ１を空気清浄フィルタ１ｅのような回転ロータ形状として移動機構４及び移動機構４ｂを設けなくてもよい。また、実施の形態６に係わる空気浄化装置１００ｅのマイコン７５及びセンサ７６を実施の形態１〜実施の形態５に係わる空気浄化装置１００〜空気浄化装置１００ｄに設けてもよい。

なお、各実施の形態で説明した空気浄化装置１００〜空気浄化装置１００ｅは、冷凍装置やルームエアコン、パッケージエアコン、冷蔵庫、加湿器、調湿装置等の空気調和装置及び空気清浄機に適用して利用することができる。すなわち、空気浄化装置１００〜空気浄化装置１００ｅが適用される装置の目的・用途に応じて、空気浄化装置１００〜空気浄化装置１００ｅを決定したり、空気浄化装置１００〜空気浄化装置１００ｅを組み合わせたりすることが可能なのである。

実施の形態１に係わる空気浄化装置の概略構成を示す概略構成図である。空気清浄フィルタの断面形状を示す縦断面図である。実施の形態２に係わる空気浄化装置の概略構成を示す概略構成図である。実施の形態３に係わる空気浄化装置の概略構成を示す概略構成図である。実施の形態４に係わる空気浄化装置の概略構成を示す概略構成図である。実施の形態５に係わる空気浄化装置の概略構成を示す概略構成図である。実施の形態６に係わる空気浄化装置の概略構成を示す概略構成図である。

符号の説明

１空気清浄フィルタ、２空気清浄用ファン、３再生用ファン、４移動機構、５ヒータ、６吸湿剤ロータ、７清掃ブラシ、８ゴミ受け箱、９反射板、１０排気ダクト、１５回転軸、１６送風ダクト、２０高圧電源、２１電極、２２フィルタ部、３０冷却装置、３１熱電変換素子、３２冷却側熱交換器、３３ヒートシンク、４０放熱システム、４１突起高圧電極、４２メッシュ設置電極、４３高圧電源、５０フィルタ再生手段、５０ａフィルタ再生手段、５０ｂフィルタ再生手段、５０ｃフィルタ再生手段、５０ｄフィルタ再生手段、５０ｅフィルタ再生手段、６０室内熱交換器、６１室外熱交換器、６５冷媒配管、７０放湿風路、７１吸湿風路、７５マイコン、７６センサ、１００空気浄化装置、１００ａ空気浄化装置、１００ｂ空気浄化装置、１００ｃ空気浄化装置、１００ｄ空気浄化装置、１００ｅ空気浄化装置。

Claims

空気中のゴミを捕集し、空気を浄化する空気清浄フィルタと、
前記空気清浄フィルタを洗浄再生するための空気を送風する再生用ファンと、
前記再生用ファンから送風された空気を前記空気清浄フィルタに導く送風ダクトと、
前記送風ダクト内を流れる空気を加熱する加熱装置と、
前記送風ダクト外の空気から水分を吸着し、前記加熱装置で加熱された空気で該水分を脱着し、該送風ダクト内の空気を加湿して相対湿度を高める吸湿剤ロータとを備えた
ことを特徴とする空気浄化装置。
空気中のゴミを捕集し、空気を浄化する空気清浄フィルタと、
前記空気清浄フィルタを洗浄再生するための空気を送風する再生用ファンと、
前記再生用ファンから送風された空気を前記空気清浄フィルタに導く送風ダクトと、
前記送風ダクト内に排熱の一部を送り込むための室内熱交換器と、
前記送風ダクト外の空気から水分を吸着し、前記室内熱交換器からの排熱で該水分を脱着し、該送風ダクト内の空気を加湿して相対湿度を高める吸湿剤ロータとを備えた
ことを特徴とする空気浄化装置。
前記吸湿剤ロータに、
表面積が２００ｍ²／ｇから３０００ｍ²／ｇまでの範囲で、
かつ、細孔径分布の極大値を与える細孔径が０．２ｎｍから１０ｎｍまでの範囲である多孔質材料を添着した
ことを特徴とする請求項１または２に記載の空気浄化装置。
前記吸湿剤ロータに添着する前記多孔質材料の材料１ｇあたりにおける空気中の水分の可逆的な吸脱着量が０．１ｇ以上０．５ｇ以下である
ことを特徴とする請求項３に記載の空気浄化装置。
前記吸湿剤ロータを高圧電源に接続された１対以上の電極で挟むようにした
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気浄化装置。
前記送風ダクトを放湿風路と吸湿風路とに分岐し、
前記吸湿剤ロータは、
前記吸湿風路を通風する空気から水分を吸着し、
前記放湿風路を通風する空気で吸着されている水分を脱着する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気浄化装置。
前記相対湿度を高めた空気との協同作用で前記空気清浄フィルタを洗浄再生する清掃ブラシを備えた
ことを特徴とする請求項１または２に記載の空気浄化装置。
前記空気清浄フィルタを、
空気中のゴミを捕集するフィルタ部と、
前記フィルタ部を挟み込む１対以上の電極と、
前記電極に電圧を印加する高圧電源とで構成した
ことを特徴とする請求項１または２に記載の空気浄化装置。
前記フィルタ部に遷移金属酸化物を添着した
ことを特徴とする請求項８に記載の空気浄化装置。
前記フィルタ部に多孔質な吸着剤を添着した
ことを特徴とする請求項９に記載の空気浄化装置。
前記空気清浄フィルタの位置と前記送風ダクトの出口の位置とを相対的に変化させる移動機構を備えた
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の空気浄化装置。
前記空気清浄フィルタを回転ロータ形状とした
ことを特徴とする請求項１または２に記載の空気浄化装置。
前記空気清浄フィルタを洗浄再生した後の空気を反射させる反射板と、
前記反射板によって反射された空気を排気するための排気ダクトとを備え、
前記反射板を前記空気清浄フィルタを挟んで前記送風ダクトの出口の対向位置に配置し、前記排気ダクトを前記空気清浄フィルタを挟んで前記反射板の対向位置に配置した
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の空気浄化装置。
前記反射板を金属で形成し、
前記反射板に高温熱源または低温熱源を接続した
ことを特徴とする請求項１３に記載の空気浄化装置。
前記空気清浄フィルタを通風する空気の汚染濃度を検知するセンサと、
前記センサからの出力値に基づいて前記空気清浄フィルタの洗浄再生を制御するマイコンとを備えた
ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の空気浄化装置。
前記請求項１、請求項１に従属する請求項３〜１５のいずれかに記載の空気浄化装置を搭載した
ことを特徴とする空気清浄機。
前記請求項１〜１５のいずれかに記載の空気浄化装置を搭載した
ことを特徴とする空気調和装置。