JP5484516B2 - 清浄空気吹出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、清浄空気吹出装置に関する。
従来、局所的な作業空間の空気清浄度を向上させる装置としてクリーンベンチがしばしば用いられている。一般的なクリーンベンチは、作業台の手前の面だけが作業用の開口になっており、それ以外の面では清浄度を保つために囲いとなっている。このようなクリーンベンチでは、その囲い内に清浄空気吹き出し口が配置されており、作業者は手前の作業用の開口から手を入れて作業を行っている。
しかし、クリーンベンチの作業用の開口が狭いことから、作業者が精密機械の組立作業等を行う場合には、その作業性に問題がある。また、製造ラインのように、製品や製造部品の移動が伴う場合には、ライン全体をクリーンルーム内に入れる等の措置がとられてきたが、これでは設備が大規模になってしまうという問題がある。
このため、清浄化された空気の一様流を吹き出すことのできる一対のプッシュフード（清浄空気吹出装置）の空気流開口面を対向させて配置し、それぞれの空気流開口面からの空気流を衝突させることにより、一対のプッシュフード間の領域を他の領域に比較して高い清浄度を有する清浄空気空間とすることができる局所空気清浄化装置が提案されている（特許文献１）。
特開２００８−２７５２６６号公報
ところで、局所空気清浄化装置の清浄空気を吹き出す清浄空気吹出装置を床置きする場合、清浄空気吹出装置と床面とが気密状態となるように密着させて設置しないと、気流に誘引されて清浄でない空気が、清浄空気吹出装置と床面との間から巻き込まれてしまうおそれがある。また、清浄空気吹出装置にガイドを付けて遠くまで清浄空気を搬送しようとする場合、清浄空気吹出装置とガイドとの接続部が気密状態となるように密着させないと、清浄でない空気が装置とガイドとの間から巻き込まれてしまうおそれがある。このように、局所空気清浄化装置の清浄空気吹出装置の設置に労力を要するおそれがある。このため、容易に設置することができる清浄空気吹出装置が求められている。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、容易に設置することができる清浄空気吹出装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る清浄空気吹出装置は、
清浄化された一様空気流を吹き出す空気流吹出面を有するプッシュフードを備え、
前記プッシュフードは、当該プッシュフードを設置すると形成される該プッシュフードの空気流吹出面の周縁方向において近接する周壁に対し、清浄空気の衝突気流を発生させるための側方空気吹出部が設けられ、
前記側方空気吹出部から吹き出された清浄空気は、前記周壁に衝突して衝突気流を発生し、当該発生した衝突気流が前記プッシュフードの正面側及び背面側に分かれることにより、前記側方空気吹出部と前記周壁との間の領域に前記プッシュフードの背面側の周辺空気が進入することを防止する、ことを特徴とする。
前記発生した衝突気流の流速は、前記空気流吹出面から吹き出された一様空気流の流速と略同一であることが好ましい。
本発明の第２の観点に係る清浄空気吹出装置は、
清浄化された一様空気流を吹き出す空気流吹出面を有するプッシュフードを備え、
前記プッシュフードは、前記空気流吹出面の全側面に、清浄化された一様空気流を吹き出す側方空気吹出部が設けられ、
前記側方空気吹出部から吹き出された一様空気流により、前記側方空気吹出部側から前記プッシュフードの背面側の周辺空気が進入することを防止する、ことを特徴とする。
前記側方空気吹出部は、当該側方空気吹出部が設けられている面の前記空気流吹出面の周縁方向に渡って形成されていることが好ましい。
前記プッシュフードは、例えば、複数のプッシュフードを連結してなる。
前記空気流吹出面から吹き出される清浄化された一様空気流の流速は０．１〜１．０ｍ／ｓであることが好ましい。
前記空気流吹出面から吹き出される清浄化された一様空気流の流速は０．２〜０．５ｍ／ｓであることが好ましい。
本発明によれば、容易に設置することができる清浄空気吹出装置を提供することができる。
本発明の清浄空気吹出装置を示す図である。 プッシュフードの構造を示す図である。 従来のプッシュフードと床面との間の空気流の流れを説明するための図である。 本発明のプッシュフードと床面との間の空気流の流れを説明するための図である。 他の実施の形態のプッシュフードの構造を示す図である。 他の実施の形態のプッシュフードの構造を示す図である。 ばらつき試験の測定位置を示す図である。 実施例１〜４及び比較例１〜８の装置及び測定位置を説明するための図である。 実施例５及び比較例９の装置及び測定位置を説明するための図である。 実施例６の測定位置を説明するための図である。
以下、本発明の清浄空気吹出装置について、図面を参照して説明する。
図１に本実施の形態の清浄空気吹出装置を示す。図１に示すように、本実施の形態の清浄空気吹出装置１は、プッシュフード２を備えている。
プッシュフード２は、基本的には、清浄化された一様空気流を吹き出す機構を有するものであればよく、従来からプッシュプル型換気装置に用いられているプッシュフードを基本的構造とし清浄用フィルタを内設した構造を採用することができる。ただし、後述するように、プッシュフード２は、プッシュフード２を設置すると形成されるプッシュフード２の空気流吹出面の周縁方向において近接する周壁、例えば、床面、ガイド、壁面などに対し、清浄空気の衝突気流を発生させるための側方空気吹出部が設けられている。
ここでいう一様空気流および一様流は、林太郎著「工場換気」（空気調和・衛生工学会 １９８２年発行）に記載の一様流と同義であり、一様に連続し、大きな渦部の生じない微風速の流れをいう。ただし、本発明は、空気の流速および速度分布を厳密に規定した空気吹き出し装置を提供しようとするものではない。一様空気流は、例えば、障害物がない状態での速度分布のバラツキが、その平均値に対して±５０％以内、さらには±３０％以内であるものが好ましい。
図２にプッシュフード２の構造を示す。図２に示すように、プッシュフード２のハウジング２１は、略直方体状に形成され、その一面に空気流吸込面２２が形成されている。空気流吸込面２２は、例えば、ハウジング２１の一面全体に複数の孔が形成された面からなる。空気流吸込面２２では、この孔からプッシュフード２の外部の周辺空気である外気や室内空気を取り入れる。また、ハウジング２１の空気流吸込面２２と対向する他面には、空気吹出面２３が形成されている。空気吹出面２３は、例えば、ハウジング２１の一面全体に複数の孔が形成された面からなる。空気吹出面２３では、この孔からプッシュフード２内で形成された清浄空気の一様空気流がプッシュフード２の外部に吹き出される。プッシュフード２の空気流吹出面２３の大きさは、特に限定されるものではないが、例えば、１０５０ｍｍ×８５０ｍｍである。また、空気流吹出面２３から吹き出される清浄化された一様空気流の流速は、０．１〜１．０ｍ／ｓであることが好ましく、０．２〜０．５ｍ／ｓであることがさらに好ましい。
ハウジング２１内には、送風機構２４と、高性能フィルタ２５と、整流機構２６とが配置されている。
送風機構２４は、ハウジング２１内の空気流吸込面２２側に配置されている。送風機構２４は、空気吹き出し用のファン等から構成されている。送風機構２４は、プッシュフード２の周辺空気である外気や室内空気を空気流吸込面２２から取り入れるとともに、空気流吹出面２３から空気流を吹き出す。また、送風機構２４は、ファンの吹き出し力を制御することにより、空気流吹出面２３から吹き出される空気流の流速を可変できるように形成されている。
高性能フィルタ２５は、送風機構２４と整流機構２６との間に配置されている。高性能フィルタ２５は、取り入れた周辺空気をろ過するためのＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）やＵＬＰＡフィルタ（Ultra Low Penetration Air Filter）等の清浄化レベルに応じた高性能フィルタから構成されている。高性能フィルタ２５は、送風機構２４によって取り入れた周辺空気を所望の洗浄化レベルの清浄空気に清浄化する。高性能フィルタ２５により所望の洗浄化レベルに清浄された清浄空気は、送風機構２４により整流機構２６に送られる。
整流機構２６は、高性能フィルタ２５と空気流吹出面２３との間に配置されている。整流機構２６は、図示しない空気抵抗体を備えており、それはパンチングプレートや網部材などから形成されている。整流機構２６は、高性能フィルタ２５から送風され、空気流吹出面２３全体に対して通気量に偏りのある送風空気を、空気流吹出面２３全体に対して通気量に偏りのない均一化された空気流（一様空気流）に補正（整流）する。この整流された一様空気流が、送風機構２４により、空気流吹出面２３全体からプッシュフード２の外部に吹き出される。
また、プッシュフード２は、図２に示すように、ハウジング２１内の空気流吸込面２２と送風機構２４との間に、プレフィルタ２７が配置されていることが好ましい。プレフィルタ２７としては、例えば、中性能フィルタが挙げられる。空気流吸込面２２と送風機構２４との間にプレフィルタ２７を配置することにより、空気流吸込面２２を介してハウジング２１内部に吸い込まれた周辺空気に含まれる比較的大きな粉塵を取り除くことができる。このように周辺空気に含まれる粉塵の大きさに応じて多段階で粉塵を取り除くことができるので、目詰まり等が生じやすい高性能フィルタ２５の性能を長期間維持することができる。
プッシュフード２には、床面（周壁）に対し、清浄空気の衝突気流を発生させるための側方空気吹出部２８が設けられている。側方空気吹出部２８は、整流機構２６により整流された一様空気流の一部をハウジング２１の底面から床面に吹き出す構造のものであればよく、例えば、図２に示すように、整流機構２６とハウジング２１の底面とを連通する複数の孔から形成されている。
ここで、側方空気吹出部２８の複数の孔は、側方空気吹出部２８が設けられている面（図２の下面）の側方空気吹出部２８の周縁方向（幅方向）に渡って形成されていることが好ましい。また、側方空気吹出部２８から吹き出される空気流の風速は均一であることが好ましい。さらに、空気流吹出面２３から吹き出される空気流の風速は、側方空気吹出部２８から吹き出される空気流の風速と同一であることが好ましい。また、側方空気吹出部２８から吹出した空気流が衝突する周壁と、プッシュフードの周壁と近接する面との距離は、一定であることが好ましい。このように構成することにより、側方空気吹出部２８と床面との間の領域に周辺空気が進入しにくくなるためである。
このように構成されたプッシュフード２では、送風機構２４によって取り入れた周辺空気がプレフィルタ２７、及び、高性能フィルタ２５によって所望の洗浄化レベルの清浄空気に清浄化される。そして、清浄化された清浄空気は整流機構２６によって一様空気流に整流される。このように清浄化された一様空気流は空気流吹出面２３全体からプッシュフード２の空気流吹出面２３にほぼ垂直方向に外部へ向かって吹き出される。また、清浄化された一様空気流の一部が側方空気吹出部２８からプッシュフード２の底面にほぼ垂直方向に床面へ向かって吹き出される。
特許文献１の局所空気清浄化装置では、清浄化された一様空気流を吹き出すプッシュフードが直に机などに設置されているが、防振ゴムなどを机と接する面に挟まないと、プッシュフードを稼動させたときの振動が机に伝わってしまう。このため、防振ゴムを挟んだ場合には、机とプッシュフードの間に隙間が生じやすい。このように、机とプッシュフードの間に隙間が生じると、図３に示すように、プッシュフードから吹き出す一様空気流に誘引されて、室内の清浄化されていない空気が、清浄化した一様空気流に巻き込まれてしまう。
これに対して、本発明のプッシュフード２は、その底面に整流機構２６により整流された一様空気流の一部を吹き出す側方空気吹出部２８が設けられているので、側方空気吹出部２８から吹き出された一様空気流が床面と衝突する。図４に示すように、側方空気吹出部２８から吹き出された一様空気流が床面と衝突すると、衝突した一様空気流の一部がぶつかった床面の外側へと流出しているので、プッシュフード２の空気流吸込面２２側の空気（局所空気清浄化装置外部の周辺空気）が床面と側方空気吹出部２８との間の領域に進入することがなくなる。このため、プッシュフード２の空気流吹出面２３側の領域の洗浄度が保たれる。よって、清浄空気吹出装置１と床面とが気密状態となるように密着させて設置する必要がなく、清浄空気吹出装置１を容易に設置することができる。
ここで、床面（周壁）と側方空気吹出部２８（プッシュフード２）との距離は、５０ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。かかる範囲とすることにより、プッシュフード２の空気流吸込面２２側の空気が床面と側方空気吹出部２８との間の領域に、さらに進入しにくくなり、プッシュフード２の空気流吹出面２３側の領域の洗浄度が保たれるためである。
また、側方空気吹出部２８から吹き出された一様空気流が床面（周壁）と衝突し、衝突した一様空気流が、空気流開口面２３から吹き出す一様空気流と交わるときには、それぞれの風速が同程度となることが好ましい。そうなることにより、空気流開口面２３から吹き出す一様空気流の一様性が保たれるからである。
以上説明したように、本実施の形態の局所空気清浄化装置１によれば、プッシュフード２の底面に整流機構２６により整流された一様空気流の一部を吹き出す側方空気吹出部２８が設けられているので、清浄空気吹出装置１の空気流吸込面２２側（局所空気清浄化装置外部）の周辺空気が床面と側方空気吹出部２８との間の領域に進入することがなくなる、このため、清浄空気吹出装置１と床面をはじめとする周壁とが気密状態となるように密着させて設置する必要がなく、清浄空気吹出装置１を容易に設置することができる。
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な他の実施の形態について説明する。
上記実施の形態では、プッシュフード２に近接する部材として、床の場合を例に本発明を説明したが、本発明はプッシュフード２に近接する部材と対向する面に側方空気吹出部２８が設けられていればよく、例えば、図５に示すように、側方空気吹出部２８が、プッシュフード２の床面と対向する位置のみならず、プッシュフード２に設けられたガイド３と対向する位置にも設けられていてもよい。この場合、プッシュフード２の底面に床面に向かって清浄化された一様空気流を吹き出す側方空気吹出部２８が設けられているとともに、プッシュフード２の側面、プッシュフード２の上面に、ガイド３に向かって清浄化された一様空気流を吹き出す側方空気吹出部２８が設けられている。
特許文献１のプッシュフードに（清浄化された一様空気流を遠くまで搬送するために）ガイドを設ける場合は、プッシュフードとガイドを気密状態で接続しないと、プッシュフードとガイドの隙間から清浄化されていない空気が混入してしまい、プッシュフードから吹き出す清浄化された一様空気流が汚染されてしまう。これに対して、本発明のプッシュフード２では、ガイド３と対向する面に側方空気吹出部２８が設けられ、側方空気吹出部２８から清浄化された空気が吹き出されている。このため、ガイド３と側方空気吹出部２８との間から外側に押し流すように空気が流れ出し、プッシュフード２の空気流吹出面２３から吹き出す清浄化された一様空気流が汚染されることがなくなる。このため、プッシュフード２とガイド３との接続部とが気密状態となるように密着させて設置する必要がなく、清浄空気吹出装置１を容易に設置することができる。
また、プッシュフード２（の側面）に壁が近接している場合、この壁と対向する面に側方空気吹出部２８を設けてもよい。この場合、プッシュフード２と壁との接続部とが気密状態となるように密着させて設置する必要がなく、清浄空気吹出装置１を容易に設置することができる。
上記実施の形態では、プッシュフード２が１個のプッシュフードから構成されている場合を例に本発明を説明したが、プッシュフード２を構成するプッシュフードの数は、２個以上であってもよい。例えば、プッシュフード２が連結具により４個（縦２個×横２個）のプッシュフードが連結されていてもよい。また、プッシュフード２が連結具により９個（縦３個×横３個）のプッシュフードが連結されていてもよい。これらのようにプッシュフード２が連結される場合には、プッシュフードの空気流開口面が同一方向であって、プッシュフードの短辺どうし、長辺どうしがそれぞれ隣り合うように配列される。例えば、図６に示すように、プッシュフード２が、連結具により、９個のプッシュフードがその空気流開口面が同一方向であって、プッシュフードの短辺どうし、長辺どうしがそれぞれ隣り合うように配列して連結されている場合、設置される床面と対向する底面を有しないプッシュフード２ｄ〜２ｉには、従来からプッシュプル型換気装置に用いられているプッシュフードを採用することができる。一方、プッシュフード２が設置される床面と対向する底面を有するプッシュフード２ａ〜２ｃには、従来のプッシュフードの構造に、さらに、床面に向かって清浄化された一様空気流を吹き出す側方空気吹出部２８が設けられている。この場合にもプッシュフード２の底面と対向する位置に側方空気吹出部２８が設けることにより、清浄空気吹出装置１を容易に設置することができる。
また、プッシュフード２は底面にキャスターを取付けた構造としてもよい。この場合、プッシュフード２を容易に移動させることが可能である。このプッシュフード２は、局所空気清浄化装置に利用するのみでなく、プッシュプル型換気装置のプッシュフードとして利用可能であることは言うまでもないことである。また、プッシュフード２の形状は略直方体に限るものではない。
以下、本発明の具体的な実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
まず、プッシュフード２の側方空気吹出部２８から空気流を吹き出すことにより空気流吹出面２３から吹き出される空気流の風速にバラツキが生じるか否かを確認した。プッシュフード２の下面に設けられた側方空気吹出部２８から床面に向かって空気流を吹き出した場合と吹き出さない場合について、風速０．２〜０．５ｍ／ｓに変化させ、図７に示す測定位置の風速を測定した。このときのプッシュフード２の空気流吹出面２３の大きさは、縦３００ｍｍ、横５００ｍｍとした。また、側方空気吹出部２８からの空気流の吹き出し幅は、１０ｍｍとした。なお、プッシュフード２には、床面と接する面に４箇所（図示しない）の防振ゴムが設けられており、床面とプッシュフード２の床面と近接する面との距離は約５ｍｍとなっている。側方空気吹出部２８から空気流を吹き出さない結果を表１に示し、側方空気吹出部２８から空気流を吹き出した結果を表２に示す。
表１及び表２に示すように、側方空気吹出部２８から空気流を吹き出すか否かにかかわらず、空気流吹出面２３から吹き出される空気流の風速にバラツキが生じないことが確認できた。
（実施例１〜４、比較例１〜８）
図８に示すように、テーブルＴ上に、本発明の清浄空気吹出装置１をプッシュフード２の空気流吹出面２３が対向するように配置し、風速及びプッシュフード２間の距離Ｌを変化させた場合について、Ａ面（Ｌ／２）、Ｂ面（Ｌ／３）、Ｃ面（Ｌ／６）で清浄度の測定を行った。本例では、空気流吹出面２３から空気流を吹き出すとともに、プッシュフード２の下面に設けられた側方空気吹出部２８から床面に向かって空気流を吹き出している。各面では、３分割した中点の計９点について清浄度の測定を行った。清浄度の測定は、ＰＭＳ社製のＬＡＳＡＩＲ−ＩＩを用い、粒子径０．３μｍの粉塵数（個／ＣＦ）を測定した。清浄度は、３００個／ＣＦ以下の場合を高い清浄度であると評価した。結果を表３〜６に示す。また、側方空気吹出部２８から空気流を吹き出さない場合（比較例１〜４）を表７〜１０に示す。
表７〜１０に示すように、プッシュフード２の側方空気吹出部２８から空気流を吹き出さないと、プッシュフード２間の距離Ｌが５５０ｍｍで、Ａ面〜Ｃ面の全ての下部領域で洗浄度の結果が悪くなるのに対し、表３〜６に示すように、プッシュフード２の側方空気吹出部２８から空気流を吹き出すことにより、プッシュフード２間の距離Ｌをさらに広げても、洗浄度が良好な結果になることを確認した。このため、清浄空気吹出装置１を容易に設置できることを確認した。
（実施例５、比較例９）
図９に示すように、プッシュフード２に長さ１２ｍのガイド３が設けられ、プッシュフード２の空気流吹出面（正面吹出面）２３の全側面（側面吹出面（上）、側面吹出面（下）、側面吹出面（左）、及び、側面吹出面（右））に側方空気吹出部２８が設けられた清浄空気吹出装置１を用いた場合について、プッシュフード２から６ｍの位置（面）で清浄度の測定を行った。本例では、９個（縦３個×横３個）のプッシュフード２をその空気流開口面が同一方向であって、プッシュフード２ａの短辺どうし、長辺どうしがそれぞれ隣り合うように配列して連結している。また、本例では、空気流吹出面２３から空気流を吹き出すとともに、側方空気吹出部２８から空気流を吹き出している。空気流の風速は、０．２ｍ／ｓとした。測定位置は、全体高さの１／２（上）、及び、全体高さの１／６（下）の高さの３分割した中点の計６点とした。清浄度の測定は、実施例１〜４と同様である。この結果を表１１に示す。また、側方空気吹出部２８から空気流を吹き出さない場合（比較例５）を表１２に示す。
表１１及び表１２に示すように、側方空気吹出部２８から空気流を吹き出すことにより、洗浄度が良好な結果になることを確認した。このため、清浄空気吹出装置１のプッシュフード２にガイド３が設けられていても、清浄空気吹出装置１を容易に設置できることを確認した。
（実施例６）
実施例５と同様に、図９に示す清浄空気吹出装置１を用いた場合について、プッシュフード２とガイド３との間の図１０に示すガイド３内の側方上部（測定点１）、側方下部（測定点２）の２点の清浄度の測定を行った。本例では、空気流吹出面２３から空気流を吹き出すとともに、側方空気吹出部２８から空気流を吹き出している。空気流の風速は、０．３ｍ／ｓとした。なお、比較のため、清浄空気吹出装置１外（ガイド外）の側方上部（測定点３）、側方下部（測定点４）についても清浄度の測定を行った。清浄度の測定は、実施例１〜５と同様である。また、測定点１、２での風速の測定を行った。これらの結果を表１３に示す。
表１３に示すように、プッシュフード２とガイド３との間についても洗浄度が良好な結果になることを確認した。また、空気流の風速について変化が生じないことを確認した。このため、清浄空気吹出装置１のプッシュフード２にガイド３が設けられていても、清浄空気吹出装置１を容易に設置できることを確認した。
本発明は清浄空気吹出装置に有用である。
１ 清浄空気吹出装置
２ プッシュフード
２１ ハウジング
２２ 空気流吸込面
２３ 空気吹出面
２４ 送風機構
２５ 高性能フィルタ
２６ 整流機構
２７ プレフィルタ
２８ 側方空気吹出部

Claims (7)

  1. 清浄化された一様空気流を吹き出す空気流吹出面を有するプッシュフードを備え、
    前記プッシュフードは、当該プッシュフードを設置すると形成される該プッシュフードの空気流吹出面の周縁方向において近接する周壁に対し、清浄空気の衝突気流を発生させるための側方空気吹出部が設けられ、
    前記側方空気吹出部から吹き出された清浄空気は、前記周壁に衝突して衝突気流を発生し、当該発生した衝突気流が前記プッシュフードの正面側及び背面側に分かれることにより、前記側方空気吹出部と前記周壁との間の領域に前記プッシュフードの背面側の周辺空気が進入することを防止する、ことを特徴とする清浄空気吹出装置。
  2. 前記発生した衝突気流の流速は、前記空気流吹出面から吹き出された一様空気流の流速と略同一である、ことを特徴とする請求項１に記載の清浄空気吹出装置。
  3. 清浄化された一様空気流を吹き出す空気流吹出面を有するプッシュフードを備え、
    前記プッシュフードは、前記空気流吹出面の全側面に、清浄化された一様空気流を吹き出す側方空気吹出部が設けられ、
    前記側方空気吹出部から吹き出された一様空気流により、前記側方空気吹出部側から前記プッシュフードの背面側の周辺空気が進入することを防止する、ことを特徴とする清浄空気吹出装置。
  4. 前記側方空気吹出部は、当該側方空気吹出部が設けられている面の前記空気流吹出面の周縁方向に渡って形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の清浄空気吹出装置。
  5. 前記プッシュフードは、複数のプッシュフードを連結してなる、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の清浄空気吹出装置。
  6. 前記空気流吹出面から吹き出される清浄化された一様空気流の流速は０．１〜１．０ｍ／ｓである、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の清浄空気吹出装置。
  7. 前記空気流吹出面から吹き出される清浄化された一様空気流の流速は０．２〜０．５ｍ／ｓである、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の清浄空気吹出装置。
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