JP5845390B2 - 集塵装置、およびこれを備えた自然給気口、換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、大気塵を捕集して清浄空気を作り出す集塵装置およびそれを搭載する自然給気口および換気装置に関するものである。

従来、ブラシを用いた集塵フィルタで空気中の粉塵を捕集し、捕集した粉塵を手間かけずに集塵フィルタから払い落として集塵フィルタの目詰まりを解消するものとして、例えば、特許文献１に記載されるような集塵装置が知られている。

以下、その集塵装置について図１２を参照しながら説明する。図１２の集塵装置１０１は略円筒形の濾過体１０２の内周側に、外径が濾過体１０２と摺接するブラシ１０７とそれに接続するモータ１０３を設け、また、吸込口１０４と吐出口１０５を備えており、ブラシ１０７は回転自在である。大気もしくは気体中の粉塵を捕集する際は、吸込口１０４から粉塵１０６を含む空気を流入させてブラシ１０７に通すことで粉塵１０６を粗取りし、その後濾過体１０２の内側から外側に貫流させることで濾過体１０２の内周面で粉塵１０６が捕集され、浄化された空気は吐出口１０５から流出される。そして、濾過体１０２の目詰まりを除去する際は、ブラシ１０７を回転させて掃き出し力を利用することで濾過体１０２の内周面に付着した粉塵を払い落として下側に設けた粉塵タンクへと回収するものである。

特開平０６−１１４２２５号公報（第４頁、図１）

特許文献１に記載される集塵装置は粗取り用フィルタとして用いているブラシの毛材に波状加工がなされていないため毛材どうしが隙間なく重なる。そのため空気が通りにくく、また、せっかく捕集した粉塵が気流の力を受けて下流側に流れて漏れてしまうという課題を有する。

また、ブラシの毛材に波上加工がなく毛材の表面積が小さいため、粉塵を捕集する性能が低いという課題を有する。

また、濾過体とすり合わせるようにブラシを接触させながら動かすことで濾過体表面に捕集された粉塵を掻き落とし、またブラシの毛材に振動を与えてブラシに捕集された粉塵を払い落とす。その時重力のかかる方向、すなわちロール形状であるブラシの軸方向へ粉塵を落として回収しなくてはならず、厚みのある軸方向に粉塵を落としてその下にある粉塵タンクに回収することは容易くなく、ブラシの目詰まりを解消しにくいという課題を有する。

そこで、本発明の集塵装置は空気が通りやすく、また、高い粉塵捕集性能を有し、また、目詰まりを解消することを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために、本発明の集塵装置は、リング状の固定部から鉛直下方向に伸びるように略中央で折り曲げて束ねた波状の毛材群を円筒状とすると共に、当該毛材群の毛材内部に砥材粒子を配合した集塵フィルタと、毛材に当たる突起部とを備え、集塵フィルタにて捕集した粉塵を払い落とす際に波状の毛材群もしくは突起部のうち少なくともどちらか一方を前記円筒状の円周方向に沿って回転させ毛材に振動を与えて粉塵を払い落とすことにより所期の目的を達成するものである。

また、本発明の自然給気口は、家の壁を貫通する孔を有し、孔にかぶせるように室外側に設けたケースの内部に本発明の集塵装置を備えることにより所期の目的を達成するものである。

また、本発明の換気装置は、本体ケース内に本発明の集塵装置を備え、送風手段は、円筒壁面の外側から内側へと貫流する気流と、円筒壁面の内側から外側へと貫流する気流を起こすことにより所期の目的を達成するものである。

本発明の集塵装置は波状の毛材どうしが隙間を持って重なるため、毛材の間を空気が通りやすく、また、波状であるため毛材の表面積が大きいため高い粉塵捕集性能を得ることができ、また、目詰まりを完全に解消することができる。

また、本発明の自然給気口および換気装置は常に清浄な空気を室内に供給することができ、また、目詰まりを自動的に解消することができる。

本発明の実施の形態１の集塵フィルタを示す構成図 同集塵フィルタの作成状態を示す構成図 同集塵フィルタの断面を示すイメージ図 同集塵フィルタの毛材を示す構成図 本発明の実施の形態２の集塵装置を示す構成図 同実施の形態３の集塵装置を示す構成図 同実施の形態４の集塵装置の示す構成図 同実施の形態５の集塵装置の示す構成図 同実施の形態６の集塵装置の示す構成図 同実施の形態７の自然給気口を示す構成図 同実施の形態８の換気装置を示す構成図 従来の集塵装置を示す構成図

以下、本実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本発明の集塵フィルタ１の構成図を図１に、作成状態を示す図を図２に、断面図を図３に、また、毛材２の構成図を図４に示す。

図２に示すように集塵フィルタ１は長い板３の上に長い板３と直交するように波状の毛材２群を載せ、その上に毛材２を挟み込むように止め棒４を載せ、図１に示すように止め棒４を包み込むように長い板３をコの字状に折り曲げて毛材２群を固定した構造を有する。

長い板３は主に亜鉛メッキ鋼板やステンレスなどの金属を用いることができる。また、繊維形状を有してかつ触るだけで崩れたりするものでなければ毛材２の材質はどんなものでもかまわないが、例としてあげればナイロンやポリプロピレン、ポリエステルなどからなる化学繊維や馬の毛、豚の毛、山羊の毛などの獣毛、シダやタンピコなどの植物繊維、ステンレス線や鋼線などを用いることができる。

ここで固定部５は、長い板３をコの字状にしたコの字板６と、コの字板６と毛材２群を固定する止め棒４で構成される。

また、図３に示すとおり、毛材２が波状であるため、毛材２どうしが隣り合った際に隙間７が生じ、空気が通りやすい構造となっている。空気が毛材２と毛材２の間を通る際に空気中の粉塵８は毛材２に引っかかったり、気流９に沿いきれずに毛材２に衝突したり、毛材２との間に分子間力が働いて毛材２表面に付着したりすることによって捕集される。

この集塵フィルタ１は毛材２どうしの間に空気の通る隙間７が存在するため嵩高い構造という特徴を有する。毛材２が波状でない、すなわち直線状の場合は毛材２どうしが隙間なく隣り合い、その結果１枚の壁のような隙間なく嵩低い構造となってしまう。

このような嵩の低い状態を有する集塵フィルタ１は空気を通しにくく、また、粉塵８を捕集しても流れる空気の圧力に負けて付着している毛材２から剥がされて下流に流されて漏れてしまいやすいという性質を有する。

複数の波状の毛材２を束ねることによって集塵フィルタ１は嵩高い構造となり、空気の通る隙間７を有し、かつ厚みを増やすことで高い捕集性能を有することが可能となる。また、図４に示すようにシリコンカーバイト、アルミナ、ダイヤなどの砥材粒子３９を毛材２内部に配合することで毛材２の表面を粗くすることができる。毛材２の表面が粗くなることで毛材２の表面積が増加し、粉塵と毛材２表面との間の分子間力がよりたくさん働くようになることよって粉塵８が付着しやすくなる。また、毛材２の表面が粗くなることで接触した粉塵８が毛材２表面でスリップしにくくなり、高い捕集性能が得られる。

粉塵８を捕集していくと毛材２どうしの隙間７が詰まって空気が通りにくくなり、空気を流すためのエネルギーが増えてしまう。これを解決するためには捕集した粉塵８を払い落として目詰まりを解消することが必要となる。

本発明の集塵フィルタ１はある一定の方向に揃えられ、外力によって毛一本一本を動かすことが可能な毛材２からなるため例えば毛材２の先端を動かすことによって毛材２全体が振動し、毛材２に付着した粉塵８を容易に払い落とすことができる。これは毛材２を濾材として用いた集塵フィルタ１特有の特徴であり、例えば繊維を網状に縦横に張り巡らしてシート形状にした一般的な濾材では繊維どうしの絡まりによって繊維が固定化されているため、繊維に絡め取られるように捕集された粉塵８を繊維から取り除くことが困難である。本発明の集塵フィルタ１は従来難しかった目詰まりの解消を実現する手段として大いに有用である。

（実施の形態２）
本発明の請求項３に記載の集塵装置１０の構成図を図５に示す。実施の形態１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

実施の形態１記載の固定部５と毛材２群を有する集塵フィルタ１において、固定部５をリング状に丸状に加工してリング状固定部１１とすることで図５に記載するような円筒状かつ側壁が毛材で構成された円筒状集塵フィルタ１２が得られる。そして、台座１７に接続された固定軸４０と固定部５とをつなぎ合わせて円筒状集塵フィルタ１２を台座１７に固定することで集塵装置１０が得られる。

円筒側壁１３を毛材２で構成することで容量を小さくしながら空気が通過する面積を大きく取ることができ、単位量の空気を通すのに必要なエネルギーを下げることができる。また、図５に示すように円筒状集塵フィルタ１２の円筒内側の毛先１４と接触する部分に毛先１４が引っかかる段差１５を台座１７の上部に設けることで、粉塵捕集時に行われる円筒状集塵フィルタ１２の円筒側壁１３を外側から内側へと貫流する内向き気流１６によって毛材２が円筒内側に撓んで毛先と接触する台座１７との間に大きな空間ができ、そこから粉塵が下流側にすり抜けてしまうのを防ぐことができる。

（実施の形態３）
実施の形態２記載の円筒状集塵フィルタ１２のリング状固定部１１に支柱１８を設け、モータ１９の回転軸２０を支柱１８とつなげた集塵装置１０の構成図を図６に示す。

実施の形態１および２と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

円筒状集塵フィルタ１２をモータ１９によって円周方向に回転させることで、毛材２が遠心力によって円周方向に広がるように撓んで毛材２どうしの隙間が大きくなり、毛材２に付着した粉塵が払い落とされやすくなる。その状態で回転によって粉塵８自体に遠心力がかかり、毛材２に付着した粉塵８を自動的に払い落とすことが可能となる。その結果、円筒状集塵フィルタ１２の目詰まりを解消することができる。

（実施の形態４）
実施の形態２に記載した円筒状集塵フィルタ１２の毛材２に接触するように突起部として衝立２１を設け、捕集した粉塵８を払い落とす際に円筒状集塵フィルタ１２が円周方向に沿って回転する集塵装置１０を図７に示す。

実施の形態１〜３と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

衝立２１は毛材２の中間部分２２や毛先１４など毛材２のどの部分に接触させても構わないが、ここでは毛先１４に接触するように設けた。通常の粉塵捕集時には円筒状集塵フィルタ１２が静止しているが、捕集した粉塵８を払い落として目詰まりを解消する際にはモータ１９が動作して円筒状集塵フィルタ１２が円周方向に沿って回転する。

その際に毛先１４が衝立２１に接触し、毛材２に振動が与えられる。この振動によって毛材２に付着した粉塵８は払い落とされる。同時に毛材２が遠心力によって円周方向に撓む作用と粉塵８自体にかかる遠心力とが作用するため、毛材２に付着した粉塵８ほぼ全部を払い落とすことができる。

（実施の形態５）
実施の形態２に記載した円筒状集塵フィルタ１２の円筒内側にシロッコファン２３とそれを回転させるモータ２４を備えた集塵装置１０の構成図を図８に示す。

実施の形態１〜４と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

シロッコファン２３とは図８に示すように多数の羽根がついた円筒状のファンのことを指す。シロッコファン２３には毛材の中間部分２２に接触する突起部として衝立２７が一体的に設けられている。通常の粉塵捕集時にはシロッコファン２３は静止しているが、捕集した粉塵８を回収して目詰まりを解消する際にはモータ２４が作動してシロッコファン２３が回転する。シロッコファン２３が回転すると、毛材２に接触した衝立２７が毛材２に接触して振動を与え、粉塵８を払い落とす。同時にシロッコファン２３によって毛材２からなる円筒側壁１３を内側から外側へと貫流する外向き気流２５を作り出す。

この外向き気流２５によってよりたくさんの粉塵８が毛材から払い落とされるため、目詰まりを完全に解消することができる。また、この外向き気流２５によって毛材２から払い落とされた粉塵８が円筒の内側へと侵入することを防ぐことができる。また、シロッコファン２３は毛材２からなる円筒側壁１３に対して平行となるブレード２６で形成されるため、円筒状集塵フィルタ１２の円筒内側にすっきり納まると同時に毛材２からなる円筒側壁１３に対して均一に外向き気流２５を与えることができるという利点を有する。

（実施の形態６）
モータ２４と、実施の形態２に記載した円筒状集塵フィルタ１２と、その円筒内側に設けられたシロッコファン２３とを備え、モータ２４の回転軸２０に円筒状集塵フィルタ１２およびシロッコファン２３が接続された集塵装置１０の構成図を図９に示す。

実施の形態１〜５と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

ここでは毛材２の毛先１４に当たるように衝立２１が段差１５の外周に設けられており、これは円筒状集塵フィルタ１２の円周方向に回転しない。目詰まりを解消する際にはモータ２４が動作して円筒状集塵フィルタ１２およびシロッコファン２３を同時に回転させる。

捕集した粉塵８を払い落として目詰まりを解消する際にはモータ２４を動作させて円筒状集塵フィルタ１２およびシロッコファン２３を同時に回転させる。円筒状集塵フィルタ１２が回転すると毛先１４と衝立２１とが接触することによって毛材２に振動が与えられて粉塵８が払い落とされる。同時にシロッコファン２３も回転するため、毛材２による円筒側壁１３を内側から外側へと貫流する外向き気流２５が発生し、外向き気流２５によって粉塵８を払い落とすと同時に払い落とされた粉塵８が円筒状集塵フィルタ１２の円筒内側へと入り込むのを防ぐことができる。また、円筒状集塵フィルタ１２およびシロッコファン２３をモータ２４一つで回転させることができるため、部品点数を削減し、サイズを小さくできるという利点も有する。

（実施の形態７）
家の壁２８を貫通する貫通孔２９を備え、貫通孔２９にかぶせるように室外側に設けたケース３０の内部に実施の形態５記載の集塵装置１０を備える自然給気口３１の構成図を図１０に示す。

実施の形態１〜６と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

室内３２に別途設けられた換気扇３３によって室内の空気が強制的に排気されると、貫通孔２９を通って室内に外気が導入され、室内が換気される。その際にケース３０の内部に設けられた集塵装置１０によって外気中に含まれる粉塵８が捕集され、きれいになった外気が室内へと導入される。そして実施の形態２に記載されるのと同様の作用によって捕集した粉塵８は払い落とされ、目詰まりが解消される。

また、円筒側壁１３を内側から外側へと貫流する外向き気流２５がシロッコファン２３によって作り出されるため、円筒状集塵フィルタ１２の内側に粉塵８が入り込むことを防ぐ。また、ケース３０の下側はオープンになっており、払い落とされた粉塵８は自動的に室外へと廃棄される。すなわちこの自然給気口３１は、粉塵８を捕集してきれいになった外気を導入し、捕集した粉塵８を自動的に払い落として目詰まりを解消するという機能を有する。

（実施の形態８）
ケース３４内に実施の形態２記載の円筒状集塵フィルタ１２を備え、通常は円筒状集塵フィルタ１２の毛材２からなる円筒側壁１３を外側から内側へと貫流する内向き気流１６を起こし、粉塵８を払い落とす時には円筒側壁１３を内側から外側へと貫流する外向き気流２５を起こすプロペラファン３５とプロペラファン３５を回転させるモータ３６、そしてモータ３６を支えるモータ支え棒３７とを備えた換気装置３８の構成図を図１１に示す。

実施の形態１〜７と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

プロペラファンとは図１１に示すとおり送風方向に対して横から見て斜めの角度を有した複数の羽根が中心から放射状に配置されたファンのことで、別名軸流ファン、スクリューファンともいう。プロペラファン３５は回転する方向を切り替えることによって前もしくは後ろへの気流を作り出すことができる。この作用を応用して、通常は円筒状集塵フィルタ１２の毛材２からなる円筒側壁１３の外側から内側へと貫流する内向き気流１６を起こし、粉塵８を払い落とす時には円筒側壁１３の内側から外側へと貫流する外向き気流２５を起こし、外向き気流２５の力によって毛材２に付着した粉塵８を払い落とす。すなわちこの換気装置３８は、粉塵８を捕集してきれいになった外気を強制的に取り入れて室内を換気し、捕集した粉塵８を自動的に払い落として目詰まりを解消するという機能を有する。

以上のごとく本発明の集塵装置は粉塵を取り除いたきれいな空気を作り出し、かつ目詰まりを自動的に解消して常に初期時と同等の空気の通しやすさを確保することが可能であり、室内空気質の改善に大いに貢献できる空気清浄デバイスとして大いに活用が期待できるものである。

また、本発明の自然給気口および換気装置は、換気の際に室外から室内へ入ってくる外気をきれいにし、かつ目詰まりを自動的に解消して初期時と同等の空気の通しやすさを確保することが可能であり、高い室内空気質を維持することが可能な空質向上換気部材として大いに活用が期待できるものである。

１ 集塵フィルタ
２ 毛材
３ 長い板
４ 止め棒
５ 固定部
６ コの字板
７ 隙間
８ 粉塵
９ 気流
１０ 集塵装置
１１ リング状固定部
１２ 円筒状集塵フィルタ
１３ 円筒側壁
１４ 毛先
１５ 段差
１６ 内向き気流
１７ 台座
１８ 支柱
１９、２４、３６ モータ
２０ 回転軸
２１、２７ 衝立
２２ 中間部分
２３ シロッコファン
２５ 外向き気流
２６ ブレード
２８ 家の壁
２９ 貫通孔
３０、３４ ケース
３１ 自然給気口
３２ 室内
３３ 換気扇
３５ プロペラファン
３７ モータ支え棒
３８ 換気装置
３９ 砥材粒子
４０ 固定軸

Claims (7)

1. リング状の固定部から鉛直下方向に伸びるように略中央で折り曲げて束ねた波状の毛材群を円筒状とすると共に、当該毛材群の毛材内部に砥材粒子を配合した集塵フィルタと、
   前記毛材に当たる突起部とを備え、
   前記集塵フィルタにて捕集した粉塵を払い落とす際に前記波状の毛材群もしくは前記突起部のうち少なくともどちらか一方を前記円筒状の円周方向に沿って回転させ前記毛材に振動を与えて粉塵を払い落とす集塵装置。
2. 前記集塵フィルタを固定する台座を設け、
   この台座は前記集塵フィルタの鉛直下方向に伸びた毛先と接触する部分に毛先が引っかかる段差を有する請求項１記載の集塵装置。
3. 前記リング状の固定部を円筒状の円周方向に回転可能にした請求項１記載の集塵装置。
4. 前記円筒状の毛材群の内側に、
   当該円筒状の毛材群からなる円筒壁面の内側から外側へと貫流する気流を起こす、シロッコファンと当該シロッコファンを回転させるモータからなる送風手段を備え、
   円筒状の毛材群に接触する前記突起部を前記シロッコファンの羽根に設けた請求項１記載の集塵装置。
5. 前記円筒状の毛材群と前記シロッコファンとが同軸で回転する請求項４記載の集塵装置。
6. 建物の壁を貫通する孔の屋外側の開孔を覆うように本体カバーを設け、この本体カバーの内部に請求項１から５のいずれかに記載の集塵装置を備える自然給気口。
7. 本体ケース内に請求項４または５記載の集塵装置を備え、
   前記送風手段は、前記円筒壁面の外側から内側へと貫流する気流と、前記円筒壁面の内側から外側へと貫流する気流を起こす換気装置。
   

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