JP6408943B2 - 空気改質機器 - Google Patents

Description

本発明は空気清浄機や空気調和機など、室内の空気の質を改善することを目的とする空気改質機器、特に、空気の質の改善にイオンを用いる空気改質機器に関する。

室内の空気の質の改善にイオンを用いる空気改質機器は、これまでにも様々なものが提案されている。その一例を特許文献１に見ることができる。

特許文献１には空気調節装置が記載されている。この空気調節装置はシロッコファンとそれを収容するケーシングを有し、ケーシング内の通風路には、放電面がシロッコファンの外周面に対向するように、イオン発生装置が配置されている。この構成により「シロッコファン１５１から吹き出された空気は、直接イオン発生装置１７０の放電面１７２に当たるようになる。このため、効率良く気流にイオン発生装置１７０から放出される正イオンまたは負イオンを含ませることが可能になる。」（段落［００５１］）という効果がもたらされる。

イオン発生装置としては様々な形式のものが実用化されており、その例を特許文献２、３に見ることができる。特許文献２に記載されたイオン発生装置は２本の針状電極を用いて正イオンと負イオンを発生する。特許文献３に記載されたイオン発生装置では針状電極の数が４本になっている。

特開２００５−７６９０６号公報 特開２０１４−２１２８７１号公報 特開２０１４−３５８４４号公報

正イオンと負イオンによる殺菌作用は良く知られるようになっている。塵埃が付着しやすい空気改質機器のファンにも正イオンと負イオンによる殺菌作用を働かせたいところであるが、単純にファンの風上側にイオン発生装置を配置したのでは、空気がファンを通過する際に正イオンと負イオンが衝突し合って中和され、室内に放出される正イオンと負イオンの量が減少してしまう。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、シロッコファン及びそれを収容するファンケーシングを備えた空気改質機器において、室内に放出される正イオンと負イオンの量にそれほど影響を与えることなく、正イオンと負イオンによる殺菌作用をシロッコファンにも及ぼすことができる空気改質機器を提供することを目的とする。

本発明に係る空気改質機器は、シロッコファン及びそれを収容するファンケーシングを備え、前記ファンケーシングは、前記シロッコファンの外周面が対向するインボリュート壁と、前記シロッコファンの両側面が対向する両側壁を含み、前記両側壁の少なくとも一方の側壁に、正イオンと負イオンを発生させるイオン発生装置が配置されるものであり、前記側壁の中で前記シロッコファンの外周部に近接した箇所が前記イオン発生装置の配置箇所として選択されることを特徴としている。

上記構成の空気改質機器において、前記イオン発生装置が配置された前記側壁に、前記シロッコファンに吸い込まれる空気が通過する連通口が形成されていることが好ましい。

上記構成の空気改質機器において、前記イオン発生装置は、前記側壁に形成された凹部に埋設されていることが好ましい。

シロッコファンの回転によって生じる空気流は、シロッコファンの外周面から吐出されてファンケーシングの吹出口に向かう空気流が全てではない。シロッコファンの側面とファンケーシングの側壁との間に、シロッコファンの回転につられて流動する随伴流が発生する。側壁の中でシロッコファンの外周部に近接した箇所に配置されたイオン発生装置から発生した正イオンと負イオンは、大半は吹出口に向かう空気流によって運び去られるが、一部は随伴流に混じる。正イオンと負イオンが混じった随伴流がシロッコファンに吸い込まれてそこから吐出されるときに、正イオンと負イオンによってシロッコファンの殺菌が行われる。これにより、室内に放出される正イオンと負イオンの量を大きく減少させることなく、シロッコファン自体の殺菌も行うことができる。また、正負イオンによってシロッコファン自体および付着した埃が除電され、埃の堆積が抑制される。

本発明の第１実施形態に係る空気清浄機の正面図である。 図１の空気清浄機の垂直断面図である。 図１の空気清浄機の水平断面図である。 図２からシロッコファンを取り去った状態の垂直断面図である。 図１の空気清浄機をＡ−Ａ線に沿って切断した垂直断面図である。 本発明の第２実施形態に係る空気清浄機の垂直断面図である。 図６の空気清浄機を背面から見た状態の垂直断面図である。 本発明の第３実施形態に係る空気清浄機に用いられるシロッコファンの断面図である。

＜第１実施形態＞
空気改質機器の一例として取り上げられるのは空気清浄機であり、その第１実施形態を
図１から図５に示す。空気清浄機１は、正面形状が隅丸正方形であり、上下左右の寸法に比べて前後の奥行きが小さい、薄い箱形の筐体１０を備える。筐体１０の背面には多数の小孔の集合からなる吸気口１１（図５参照）が形成され、吸気口１１の内側にフィルタ室１２が区画形成されている。

フィルタ室１２には塵埃捕集用のフィルタ１３が格納される。フィルタ１３はＨＥＰＡフィルタである。フィルタ室１２とフィルタ１３はそれぞれ上下２個の部分に分けられており、上下２個の部分の間に所定の間隙が設けられている。後述するシロッコファンを回転させるモータはこの間隙に配置される。

フィルタ室１２と筐体１０の正面との間にはファンケーシング１４が形成される。ファンケーシング１４は、ファンから吐出された空気を受け入れて吹出口の方へ導く渦巻状空気流路部分を備える。渦巻状空気流路部分は、下流側に向かって断面積が漸増するインボリュート形状となっている。

フィルタ室１２の内部とファンケーシング１４の内部とは多数の小孔の集合からなる連通口１５（図４参照）によって連通する。上下のフィルタ室１２のそれぞれに連通口１５が設けられている。

ファンケーシング１４の内部にはシロッコファン１６が配置される。シロッコファン１６は、円形の主板１６ａの周縁に多数の羽根１６ｂを配置し、主板１６ａの中心部に円孔からなる連通口１６ｃを複数個、環状に配列した構造である。シロッコファン１６はファンケーシング１４の中で、図２において反時計回りに回転する。ファンケーシング１４の末端は吹出口１７となる。吹出口１７は筐体１０の天面に開口している。

ファンケーシング１４は、図３あるいは図５に見られる通り、シロッコファン１６の外周面が対向するインボリュート壁１４ａと、シロッコファン１６の両側面が対向する側壁１４ｂ、１４ｃとにより構成される。フィルタ室１２とファンケーシング１４を隔てる仕切壁が側壁１４ｂとなり、筐体１０の正面壁が側壁１４ｃとなる。連通口１５は側壁１４ｂに形成されている。インボリュート壁１４ａは渦巻状空気流路部分に、下流側に向かって断面積が漸増するインボリュート形状を与える。

インボリュート壁１４ａには、吹出口１７の始まりとなるスロート部を形成する突出部１４ｄが形成されている。インボリュート壁１４ａは、突出部１４ｄの箇所でシロッコファン１６の外周面に最も接近する。

上下のフィルタ室１２の間隙に配置されたモータ１８（図３参照）がシロッコファン１６を回転させると、室内空気が吸気口１１からフィルタ室１２に吸い込まれる。吸い込まれた空気はフィルタ１３を通過し、空気中の塵埃はフィルタ１３に捕集される。フィルタ１３を通過することで浄化された空気は連通口１５を通ってファンケーシング１４に入り、シロッコファン１６に吸い込まれる。シロッコファン１６に吸い込まれた空気はシロッコファン１６の外周部から吐出され、ファンケーシング１４の内部を旋回して、吹出口１７より上方に吹き出される。

吹出口１７には風向板２０が配置される。風向板２０は左右方向に長い長方形をしている。風向板２０は片面の風向変更面２１を吹出口１７から吹き出される空気流に干渉させて空気の吹出方向を変える。空気清浄機１においては、風向板２０は風向変更面２１により空気の吹出方向を前方寄りに変える。

風向板２０は後端を回動の中心として垂直面内で回動することができるように吹出口１７に取り付けられており、図示しないモータによって次の２姿勢のいずれかに保持される。第１の姿勢は風向変更面２１によって空気の吹出方向を変える姿勢であり、これを図５に示す。第２の姿勢は吹出口１７を閉ざす姿勢である。風向板２０の風向変更面２１と反対側の面は平面とされており、この平面は、風向板２０が吹出口１７を閉ざす状態では筐体１０の天面と面一になる。

空気清浄機１は、吹出口１７から吹き出す空気に、イオン発生装置３０で発生させたイオンを混入する。イオン発生装置３０は電極間に高圧の交流電圧を印加してプラズマ放電を発生させ、空気中の水分子を帯電させて正イオンＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_m（ｍは任意の自然数）と負イオンＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_n（ｎは任意の自然数）を生成する。この正イオンと負イオンは空気中の浮遊細菌の細胞表面で化学反応を生じ、活性種である過酸化水素Ｈ₂Ｏ₂または水酸基ラジカル・ＯＨを生成する。この活性種の作用によって浮遊細菌の細胞膜が破壊され、浮遊細菌は殺菌される。これにより、室内空気を清浄化することができる。

イオン発生装置３０は、ファンケーシング１４の側壁１４ｂに、その中でもシロッコファン１６の外周部に近接した箇所に、配置される。側壁１４ｂには凹部３１が形成され、その中にイオン発生装置３０が埋設される。

イオン発生装置３０は２本の針状電極３０ａ、３０ｂにより正イオンと負イオンを発生させる。針状電極３０ａは針状電極３０ｂよりも一層シロッコファン１６に近い位置に、すなわち正面から見たときシロッコファン１６の外周面にほぼ整列する位置に置かれている。

イオン発生装置３０は特許文献２に記載されたイオン発生装置と同様２本の針状電極を備えるものであるが、特許文献３に記載されたイオン発生装置のように４本の針状電極を備えるものであっても構わない。

シロッコファン１６を回転させつつイオン発生装置３０を動作させると、シロッコファン１６の回転によって生じる空気流に、イオン発生装置３０から発生した正イオンと負イオンが含まれることになる。イオンを含む空気流の大部分はそのまま吹出口１７に向かい、吹出口１７から吹き出されて室内の除菌を行う。

イオンを含む空気流の一部は、そのまま吹出口１７に向かうのでなく、シロッコファン１６の側面とファンケーシング１４の側壁１４ｂとの間でシロッコファン１６の回転につられて回転する随伴流となる。この随伴流は最終的にはシロッコファン１６の内部に吸い込まれ、羽根１６ｂの間を通って吐出される。このような空気の動きに伴い正イオンと負イオンがシロッコファン１６の表面に接触し、その際、シロッコファン１６の表面に付着している細菌が前述のような仕組みで殺菌される。

シロッコファン１６を含むファンケーシング１４内の風路は、イオンに接触することで帯電が防止される。これにより、ファンケーシング１４とシロッコファン１６に対する塵埃付着が抑制され、空気清浄機１を衛生的に使用することができる。

シロッコファン１６の回転につられてシロッコファン１６の側面とファンケーシング１４の側壁１４ｂとの間に発生する随伴流に正イオンと負イオンが混じるという作用は、側壁１４ｂのシロッコファン１６の外周部に近接した箇所にイオン発生装置３０を配置することで生じる。特許文献１のようにインボリュート壁１４ａの箇所にイオン発生装置３０を配置したのではこのような作用は生じない。

イオン発生装置３０をファンケーシング１４の側壁１４ｃの側に配置することも可能である。側壁１４ｂと１４ｃの両方にイオン発生装置３０を設けることとしてもよい。

＜第２実施形態＞
図６及び図７に空気清浄機１の第２実施形態を示す。第２実施形態に係る空気清浄機１は、第１実施形態の空気清浄機１の構成に加えて、室内空気の状態を知るためのセンサを有する点が特徴となっている。

図６及び図７には２種類のセンサが示されている。１番目のセンサは空気中の埃の量を測定する埃センサ４０である。２番目のセンサは空気中に多量に存在することが好ましくない気体の量を測定するガスセンサ４１である。言うまでもないが、埃センサ４０とガスセンサ４１の取り合わせは単なる例示であり、どちらか一方だけに絞ってもよいし、他の種類のセンサと組み合わせることとしてもよい。

上下のフィルタ室１２の間隙にはセンサ風路４２が形成され、このセンサ風路４２の中に埃センサ４０とガスセンサ４１が配置される。埃センサ４０はセンサ風路４２の上流側に置かれ、ガスセンサ４１はセンサ風路４２の下流側に置かれる。

筐体１０の背面にセンサ風路４２の入口が設けられる。この入口は図示しない。センサ風路４２の出口４２ａは、上方のフィルタ室１２の内部側壁の、フィルタ１３の風上側の位置に開口する。この位置は上方のフィルタ室１２とファンケーシング１４の内部を連通させる連通口１５に近接した位置でもある。

シロッコファン１６が回転したときに連通口１５に生じる空気吸引力は、当然のことながら、フィルタ１３の中でも連通口１５に近接した箇所に強く作用する。この箇所にセンサ風路４２の出口４２ａが設けられているから、出口４２ａに作用する負圧で、センサ風路４２に安定した空気流を確保できる。これにより、埃やガスの検知感度の低下を防止できる。

空気は出口４２ａを通じてフィルタ１３の風上側に出るから、フィルタ１３を通らない空気、すなわち清浄化されていない空気が空気清浄機１から吹き出されるということがない。

センサ風路４２を通じての空気の吸引をさらに力強いものにするため、出口４２ａにノズルを取り付け、このノズルの出口を、フィルタ１３を隔てて連通口１５に対峙する位置に置くこととしてもよい。

＜第３実施形態＞
図８に空気清浄機１の第３実施形態を示す。第３実施形態に係る空気清浄機１は、第１実施形態あるいは第２実施形態の空気清浄機１の構成に加えて、シロッコファン１６として図８に示す構造のものを用いた点が特徴となっている。

図８のシロッコファン１６は、主板１６ａに、ファンケーシング１４の側壁１４ｂに対向するリング状の凸部１６ｄが形成されている。凸部１６ｄの先端は微少間隔で側壁１４ｂに対峙している。

シロッコファン１６が回転しているときに、何らかの原因でシロッコファン１６が傾いたとき、羽根１６ｂが側壁１４ｂに接触する前に凸部１６ｄが側壁１４ｂに接触して、シロッコファン１６がそれ以上傾かないようにする。これにより、羽根１６ｂが側板１４ｂに接触して羽根１６ｂに欠けが生じたりすることが防止される。

防振の目的で、モータ１８の回転軸とシロッコファン１６の間にゴムのような弾性体を介在させることがよくある。このようにしたシロッコファン１６は傾きやすいが、凸部１６ｄを設けることで羽根１６ｂが側板１４ｂに接触する危険を軽減することができる。

シロッコファン１６の側に凸部１６ｄを設けるのでなく、側板１４ｂの側にシロッコファン１６の主板１６ａに対向するリング状の凸部を設けることとしてもよい。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、シロッコファン及びそれを収容するファンケーシングを備え、イオン発生装置で発生させた正イオンと負イオンを含む空気流を吹き出す空気改質機器に広く利用可能である。

１ 空気清浄機
１０ 筐体
１１ 吸気口
１２ フィルタ室
１３ フィルタ
１４ ファンケーシング
１４ａ インボリュート壁
１４ｂ、１４ｃ 側壁
１５ 連通口
１６ シロッコファン
３０ イオン発生装置
３０ａ、３０ｂ 針状電極
３１ 凹部

Claims (3)

1. シロッコファン及びそれを収容するファンケーシングを備えた空気改質機器であって、
   前記ファンケーシングは、前記シロッコファンの外周面が対向するインボリュート壁と、前記シロッコファンの両側面が対向する両側壁を含み、
   前記両側壁の少なくとも一方の側壁に、正イオンと負イオンを発生させるイオン発生装置が配置されるものであり、
   前記側壁の中で前記インボリュート壁よりも前記シロッコファンの外周部に近接した箇所が前記イオン発生装置の配置箇所として選択されることを特徴とする空気改質機器。
2. 前記イオン発生装置が配置された前記側壁に、前記シロッコファンに吸い込まれる空気が通過する連通口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の空気改質機器。
3. 前記イオン発生装置は、前記側壁に形成された凹部に埋設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の空気改質機器。