JP4850273B2

JP4850273B2 - フィルタ殺菌装置

Info

Publication number: JP4850273B2
Application number: JP2009149285A
Authority: JP
Inventors: 晃敬古矢
Original assignee: 晃敬古矢
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2029-06-24
Also published as: JP2011004832A

Description

本発明は、ＨＥＰＡフィルタ(High Efficiency Particulate Air Filter)に付着した細菌等の微生物を紫外線で効果的に殺菌するための空気清浄機のフィルタ殺菌装置に関する。

従来、微生物学的清浄度を確保するために、ＨＥＰＡフィルタを用いた空気清浄機によって清浄化した空気を清浄管理室内に供給している。このような空気清浄機においては、送風ファンによりＨＥＰＡフィルタと通して室内の空気を吸い込み、ＨＥＰＡフィルタの吸入面で細菌等の微生物や塵埃を捕捉している。

しかしながら、空気清浄機の停止させた場合、ＨＥＰＡフィルタの吸入面に付着した細菌やカビ等の微生物や塵埃が脱落する可能性があり、また、空気清浄機の停止時に、その内部へ室外の風が吹き込んで、ＨＥＰＡフィルタを空気が逆流し、室内を再汚染してしまう虞がある。

また、室内を清潔な空気環境に維持するためには、空気清浄機を常時運転して、ＨＥＰＡフィルタを通して空気を循環させておく必要があるが、フィルタ交換等のメンテナンス時においては空気清浄機の運転を一旦停止する必要があり、フィルタ交換作業の際に、室内の再汚染を避けるためには、ＨＥＰＡフィルタに付着した細菌等の微生物が殺菌されている必要がある。

そのため、従来では、特許文献１や特許文献２に記載されているように、フィルタの近傍に紫外線ランプを配置してフィルタ表面に紫外線を照射し、フィルタ表面に付着した細菌等の微生物を殺菌する技術が提案されている。

特開２００３−１９０２６９号公報特表２００１−５２０５５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている空気清浄器の発明においては、紫外線ランプは集塵フィルタに対して定位置に配置されているため、フィルタ表面全体に紫外線が当たりにくく、十分な殺菌効果が得られない問題があった。

一方、特許文献２に記載されている殺菌エアフィルタの発明においては、紫外線ランプの背後に配置された放物面反射鏡、または紫外線ランプ前面に配置された細長いレンズと協働する反射鏡をモータにより揺動機構を介して揺動させ、紫外線ランプから照射される紫外線が集光されてフィルタ（濾過材）面全体を走査することで、殺菌効果の向上を図っているが、反射鏡等を揺動させるための揺動機構やその駆動源となるモータが付属しているため、構造が複雑で部品点数が多く、組立・調整や保守に手間がかかる問題があった。

そこで、本発明は、前述したような従来技術における問題点を解消し、モータ等の駆動機構を必要とすることなく、紫外線光源が発する紫外線をＨＥＰＡフィルタの吸入面を走査して殺菌効果を高められるようにした、構造が簡単で組立・調整や保守が容易な空気清浄機のフィルタ殺菌装置を提供することを目的とする。

前記目的のために提供される本発明のフィルタ殺菌装置は、送風ファンにより外部から吸入した空気をＨＥＰＡフィルタを通過させて塵埃や細菌等を除去する空気清浄機に組み込まれるフィルタ殺菌装置であって、ＨＥＰＡフィルタの吸入面の側縁近傍に配置される紫外線光源と、前記吸入面に近接した位置に回転自在に支持され、前記ＨＥＰＡフィルタに吸入される空気流によって回転される羽根車とを備えている。

前記羽根車の回転軸線は、ＨＥＰＡフィルタの吸入面と平行で且つ前記吸入面に形成された折りひだの長手方向と直交する方向に向けられているとともに、前記羽根車は、その回転軸線方向に細長く、少なくとも前記ＨＥＰＡフィルタの幅をカバーする長さを有する複数枚の回転羽根が、横断面放射状に配置されて構成され、これらの回転羽根は、前記紫外線光源から照射される紫外線を当該ＨＥＰＡフィルタの吸入面に向けて反射する鏡面を少なくとも一部に有し、前記鏡面で反射された紫外線が、羽根車の回転に伴って前記吸気面を折りひだに沿って走査する。

本発明に係るフィルタ殺菌装置によれば、紫外線光源から照射される紫外線を、空気清浄機の送風ファンによって生じる空気流により回転される羽根車の回転羽根の表面で反射してＨＥＰＡフィルタの吸入面を走査するようにしているため、吸入面に付着した細菌等の微生物の殺菌効果を高めることができる。

また、羽根車は、ＨＥＰＡフィルタの吸入面に吸い込まれる空気の流れによって回転されるので、これを回転させるためのモータや伝導機構等は不要であるため、部品点数が少なく構造が簡単であり、空気清浄機の組立・調整やフィルタ交換等の保守が容易となる。

さらに、羽根車の回転軸線が、ＨＥＰＡフィルタの吸入面と平行で且つ前記吸入面に形成された折りひだの長手方向と直交する方向に向けられているとともに、前記羽根車は、その回転軸線方向に細長く、少なくとも前記ＨＥＰＡフィルタの幅をカバーする長さを有する複数枚の回転羽根が、横断面放射状に配置されていることで、それぞれの回転羽根で反射される紫外線がフィルタの吸入面の折りひだに沿って走査されるため、折りひだの間も十分に紫外線殺菌を行うことができる。

本発明に係るフィルタ殺菌装置の１実施形態における空気清浄機の概略構造を示す縦断面図である。図１のＡ−Ａ線位置から見た横断面図である。羽根車の詳細構造を示す縦断面図である。図３のＢ−Ｂ線位置から見た横断面図である。羽根車の動作説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るフィルタ殺菌装置が組み込まれている空気清浄機の概略断面図である。同図に示す空気清浄機１は、微生物学的清浄度を確保することが必要とされる、病院や研究施設等の清浄管理室内に置いて使用されるもので、室内の床面Ｆ上を車輪２によって移動可能な箱状の金属製ケーシング３を備えている。

このケーシング３内には、側面に吸気口４Ａが開口している送風ファン４が設けられている。この送風ファン４には、この実施形態のものにおいてはシロッコファンが用いられており、その排気口４Ｂは、ケーシング３の前壁３Ａを貫通して前方に突出した位置に設けられている。

また、ケーシング３内部の送風ファン４の背後には、ＨＥＰＡフィルタ５が着脱可能に設けられていて、このＨＥＰＡフィルタ５によって、ケーシング３内部は、送風ファン４が配置されている空間とその後方の空間とに隔てられている。

また、ケーシング３の後端には、格子板６が着脱自在に装着されている。格子板６は、金属板を打ち抜いて格子状に形成されているもので、ここからケーシング３の内部に室内の空気を取り込めるようになっている。

また、格子板６の内側には、大きな塵埃を捕捉する目の粗い１次フィルタ７と、これより目が細かく、細かい塵埃を捕捉する２次フィルタ８が隣り合わせに組み込まれている。また、２次フィルタ８とＨＥＰＡフィルタ５との間で紫外線殺菌室９が画成されている。

紫外線殺菌室９内には、紫外線光源として上下一対の紫外線照射管１０と、羽根車１１が設けられており、これらの紫外線照射管１０と羽根車１１とにより本発明のフィルタ殺菌装置が構成されている。

紫外線照射管１０は、図１及び図２に示すように、ＨＥＰＡフィルタ５の吸入面５Ａの上側と下側の側縁近傍にそれぞれ１本ずつ配置されている。また、これらの紫外線照射管１０の長手方向中央部分にそれぞれ対向して電熱ヒータ１２が設けられている。

これらの電熱ヒータ１２は、紫外線照射管１０を細菌等の殺菌に理想的な２４７ｎｍの波長の紫外線を発光するのに必要な温度（４０℃以上）に維持するために設けてあるもので、紫外線照射管１０近傍に設置されている図示しない温度センサで計測される温度に基づいて発熱量が制御されるようになっている。

また、羽根車１１は、図２に示すようにＨＥＰＡフィルタ５の幅に略等しい長さの細長い形状をしており、回転軸線の向きを、ＨＥＰＡフィルタ５に吸入面５に形成されている折りひだＰの長手方向（ここでは垂直方向）に直角になるように水平にしてケーシング３の内部に配置されている枠体１３を構成する垂直部材間に回転自在に軸受け支持されている。

図３は、羽根車１１の詳細構造を示す縦断面図、図４は、図３のＢ−Ｂ線位置における横断面図であって、これらの図に示すように、羽根車１１は、細長い中空円筒状の筒軸部１１Ａを有しており、その外周面には、当該筒軸部１１Ａの全長に亘って３枚の細長い平板状の回転羽根１１Ｂが、周方向に等間隔となるように放射状に設けられている。

本実施形態のものにおいては、軽量化を図るために羽根車１１を構成している筒軸部１１Ａと回転羽根１１Ｂは、樹脂素材により一体成形で製作されている。なお、羽根車１１は、筒軸部１１Ａと回転羽根１１Ｂを同一素材もしくは異なる素材で別個に製作したものを接着剤等で接合して製作してもよい。

これらの回転羽根１１Ｂの両面には、表面を鏡面として機能させるために、アルミ蒸着テープを使用した反射材１１Ｃが貼られている。なお、この鏡面は、回転羽根１１の表面に直接アルミ蒸着を行って形成してもよく、さらに、回転羽根１１Ｂを金属で製作して表面をメッキしたり、鏡面仕上げすることによって形成してもよい。

図３に示すように、筒軸部１１Ａの中心部には、両端部が、枠体１３を構成する左右両側の垂直部分にそれぞれ固定ブラケット１４を介して固定されている支持軸１５が貫通している。

前記支持軸１５の両端部近傍には、それぞれ一対のボールベアリング１６の内輪が嵌挿されている。また、これらのボールベアリング１６の外輪はそれぞれ、筒軸部１１Ａの両端部内周面に嵌め込まれており、枠体１３に対して固定された支持軸１５回りに羽根車１１が自由に回転できるようになっている。なお、図示していないが、それぞれのボールベアリング１６は、支持軸１５と筒軸部１１Ａの両方に対して、周知の止輪等の固定手段を用いて軸方向の移動が規制されている。

次に、前述した空気清浄機１内に組み込まれている本発明のフィルタ殺菌装置の動作について説明する。図１において、空気清浄機１内の送風ファン４が駆動されると、その吸気口４Ａからケーシング３内部の空気が吸い込まれる。そうすると、ケーシング３内の気圧は低下するため、ケーシング３の後端に取り付けられている格子板６の間から室内の空気が流入して、１次フィルタ７、２次フィルタ８、及び、ＨＥＰＡフィルタ５を通過する空気流が発生する。

この際、格子板６からケーシング３内に取り込まれた空気は、目の粗い１次フィルタ７と、これより目の細かい２次フィルタ８を通過するときに、比較的サイズの大きな塵埃が捕捉されて濾過される。

さらに、この空気はＨＥＰＡフィルタ５を通過するが、ここで微細な埃や、花粉、細菌、カビの胞子等の微生物が濾過されて清浄化され、送風ファン４の排気口４Ｂからケーシング３の外部へ清浄空気として放出される。

また、空気清浄機１は、送風ファン４が駆動されると同時に、紫外線光源として用いられている紫外線照射管１０が点灯し、その結果紫外線殺菌室９を通過する空気は、紫外線に晒されて殺菌消毒される。

一方、送風ファン４によりケーシング３内に生じた空気流の一部は、紫外線殺菌室９を通過する際に、羽根車１１の回転羽根１１Ｂに当たり、これを支持軸１５回りに風車のように回転させる。

本実施形態においては、羽根車１１は、それぞれの回転羽根１１Ｂの形状が細長い平板状であるため、空気流が当たって最初に回転を始めた向きに回転が継続される。羽根車１１のそれぞれの回転羽根１１Ｂの表面は、前述したように反射材１１Ｃが貼られて鏡面となっていて、ここに紫外線照射管１０から照射された紫外線が当たると、回転羽根１１Ｂの向きによって様々な方向に反射する。

図５に示すように、羽根車１１の回転羽根１１Ｂが実線で描かれた位置にあるとき、紫外線照射管１０から回転羽根１１Ｂの一つに入射した紫外線は、ここで反射して、実線で示す経路でＨＥＰＡフィルタ５の吸入面５Ａに当たるが、羽根車１１が空気流によって回転して、回転羽根１１Ｂの角度が仮想線で描かれた位置へ移動すると、紫外線の反射方向が同図に仮想線で示す経路に変化して吸入面５Ａの別の場所に当たる。

このようにして、羽根車１１の回転につれて、ＨＥＰＡフィルタ５の吸入面５Ａに紫外線の反射光が当たる位置が上下方向に連続的に走査されるため、吸入面５Ａに捕捉された微細な細菌等の微生物に対する高い殺菌効果が得られる。

この際、本実施形態のものにおいては、それぞれの回転羽根１１Ｂで反射される紫外線がＨＥＰＡフィルタ５の吸入面５Ａの折りひだＰに沿って走査されるため、折りひだＰの間も十分に紫外線殺菌を行うことができる。

また、羽根車１１は、紫外線照射管１０から発せられる紫外線を、回転羽根１１Ｂの回転位置に応じて紫外線殺菌室９内の様々な方向に反射して、紫外線による殺菌効果を高めることができる。

なお、この実施例においては、羽根車１１は３枚の回転羽根１１Ｂを有しているが、これに限らず、回転羽根を、例えば４枚や６枚構成としてもよい。また、回転羽根は全体でなく部分的に鏡面にしてあってもよい。

なお、前述した実施形態の説明においては、空気清浄機の送風ファン４にシロッコファンを用いた例を示したが、送風ファンは、これに限らず、空気清浄機の使用場所や風量に応じて、公知の別構造のものを用いることが可能である。また、紫外線光源としては、ここでは、紫外線照射管１０を用いた例を示したが、より電力消費が少なく長寿命である紫外線発光ダイオードを用いてもよい。

本発明のフィルタ殺菌装置は、ＨＥＰＡフィルタのような細菌等のミクロレベルの微生物を濾過するフィルタを備えた空気清浄機に効果的に利用することができ、家庭用の可搬式の小型の空気清浄機から大型の空調設備に至る広い範囲において利用可能である。

１空気清浄機
２車輪
３ケーシング
４送風ファン
４Ａ吸気口
４Ｂ排気口
５ＨＥＰＡフィルタ
５Ａ吸入面
６格子板
７１次フィルタ
８２次フィルタ
９紫外線殺菌室
１０紫外線照射管（紫外線光源）
１１羽根車
１１Ａ筒軸部
１１Ｂ回転羽根
１１Ｃ反射材
１２電熱ヒータ
１３枠体
１４固定ブラケット
１５支持軸
１６ボールベアリング

Claims

送風ファンにより外部から吸入した空気をＨＥＰＡフィルタを通過させて塵埃や細菌等を除去する空気清浄機に組み込まれるフィルタ殺菌装置であって、
ＨＥＰＡフィルタの吸入面の側縁近傍に配置される紫外線光源と、
前記吸入面に近接した位置に回転自在に支持され、前記ＨＥＰＡフィルタに吸入される空気流によって回転される羽根車とを備え、
前記羽根車の回転軸線は、ＨＥＰＡフィルタの吸入面と平行で且つ前記吸入面に形成された折りひだの長手方向と直交する方向に向けられているとともに、前記羽根車は、その回転軸線方向に細長く、少なくとも前記ＨＥＰＡフィルタの幅をカバーする長さを有する複数枚の回転羽根が、横断面放射状に配置されて構成され、
これらの回転羽根は、前記紫外線光源から照射される紫外線を当該ＨＥＰＡフィルタの吸入面に向けて反射する鏡面を少なくとも一部に有し、
前記鏡面で反射された紫外線が、羽根車の回転に伴って前記吸気面を折りひだに沿って走査するようにしたことを特徴とするフィルタ殺菌装置。