JP6528118B2 - 汚染物質捕集分析部材を備えた空気清浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、大気中の汚染物質を分析するための捕集部材を備えた空気清浄装置に関する。

近年、人体に悪影響を与える花粉、黄砂、ディーゼル排気粒子、ウイルス等の微小粒子、ＮＯｘやＳＯｘ等のガス状化学物質、ホルムアルデヒド等の揮発性化学物質等の汚染物質による空気質汚染が進んでおり、大きな社会問題となっている。この汚染物質の低減に対し効果的な措置を講じるには、汚染物質を定性、定量的に分析することが必要である。

汚染物質の分析方法として、汚染物質をフィルタ等に捕集し、捕集された汚染物質を分析する方法があり、この捕集装置として多孔膜と吸引手段とを備えた浮遊微粒子捕集装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２３４６９号公報

上記従来例の課題は、捕集装置の吸引風量が小さく、狭い範囲での捕集しかできないことにあった。つまり、室内空間全体の汚染物質を分析するには、複数の場所で捕集する必要があり、汚染物質の分析は煩雑なものになっていた。

そのため、汚染物質の低減、及び空気質の改善に対する効果的な対策を講じることが難しいという課題があった。

そこで、本発明は、室内空間全体の汚染物質を簡便に捕集できる空気清浄装置を提供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、本発明は、吸気口と排気口を連通して設けた空気流路を有する本体ケースと、前記空気流路を通風する送風手段と、前記空気流路に設けられた空気清浄手段と、前記空気流路の前記空気清浄手段の外周部に接するように並列した位置に設けられ、通過する空気中に含まれる汚染物質を捕集し、成分を分析するための捕集手段を備え、前記捕集手段の少なくとも一部に着脱可能な捕集分析部材を設け、前記捕集手段がアレルゲン、菌の非変性物質で構成されている空気清浄装置であって、前記捕集手段は開口部で伸縮可能なプリーツ形状部と捕集分析部材とで構成されており、前記捕集分析部材が取外されると、前記開口部でプリーツ形状部が伸長し、前記開口部全面に渡ってプリーツ形状部が汚染物質を捕集することを特徴とするものであり、これにより、所期の目的を達成するものである。

本発明は、吸気口と排気口を連通して設けた空気流路を有する本体ケースと、前記空気流路を通風する送風手段と、前記空気流路に設けられた空気清浄手段と、前記空気流路の前記空気清浄手段の外周部に接するように並列した位置に設けられ、通過する空気中に含まれる汚染物質を捕集し、成分を分析するための捕集手段を備え、
前記捕集手段の少なくとも一部に着脱可能な捕集分析部材を設け、前記捕集手段がアレルゲン、菌の非変性物質で構成されている空気清浄装置であって、前記捕集手段は開口部で伸縮可能なプリーツ形状部と捕集分析部材とで構成されており、前記捕集分析部材が取外されると、前記開口部でプリーツ形状部が伸長し、前記開口部全面に渡ってプリーツ形状部が汚染物質を捕集することを特徴とするものであるので、短期間で室内空間全体の範囲に渡る汚染物質の補集ができるものである。

すなわち、本発明によれば、捕集分析部材を空気流路の空気清浄手段の外周部に接するように並列した位置に設けた捕集手段の少なくとも一部としたことにより、捕集分析部材のために空気流路を追加で設ける必要が無く、空気流路による抵抗を低減できるため、送風手段により送風される風量を低下させずに、大風量での空気処理が可能となり、短期間で簡便に室内空間全体の汚染物質が捕集できるようになる。これにより、室内空間全体の汚染物質の成分、濃度を容易に把握出来るので、早期に室内空気質の改善に対する効果的な対策を講じることできる。

また、捕集手段がアレルゲン、菌の非変性物質で構成されているため、捕集手段で捕集されたアレルゲン、菌は変性することなく、捕集手段で保持できるようになる。その結果として、捕集されたアレルゲン、菌は従来の分析方法で適切な評価ができ、さらに、分析を阻害する物質を含まないので、精度の高い分析が期待でき、これにより、室内空気汚染物質の正確な定性・定量分析が可能となるので、特定物質に特化したフィルタの使用等、汚染物質に対する効果的な対策を講じることができる。

特に、捕集分析部材が取外されると、開口部でプリーツ形状部が伸長し、開口部全面に渡ってプリーツ形状部が汚染物質を捕集するものであり、分析のために捕集分析部材を取外した後でも、空気はプリーツ形状部を通過するので、集塵性能を低下させることなく汚染物質の捕集が可能となる。

本発明の実施の形態１における空気清浄装置の本体構成を示す概略斜視図 同空気清浄装置の本体構成を示す概略断面図 同捕集手段の斜視図 同捕集手段の斜視図 同実施の形態２における捕集手段の斜視図（（ａ）捕集分析部材取外し前の図、（ｂ）捕集分析部材取外し直後の図、（ｃ）プリーツ形状部が伸長後の図）

本発明の請求項１に係る空気清浄装置は、吸気口と排気口を連通して設けた空気流路を有する本体ケースと、前記空気流路を通風する送風手段と、前記空気流路に設けられた空気清浄手段と、前記空気流路の前記空気清浄手段の外周部に接するように並列した位置に設けられ、通過する空気中に含まれる汚染物質を捕集し、成分を分析するための捕集手段を備え、前記捕集手段の少なくとも一部に着脱可能な捕集分析部材を設け、前記捕集手段がアレルゲン、菌の非変性物質で構成されている空気清浄装置であって、前記捕集手段は開口部で伸縮可能なプリーツ形状部と捕集分析部材とで構成されており、前記捕集分析部材が取外されると、前記開口部でプリーツ形状部が伸長し、前記開口部全面に渡ってプリーツ形状部が汚染物質を捕集することを特徴とする。これにより、大風量での空気処理が可能となるため、短期間で簡便に室内空間全体に渡る汚染物質を捕集できるという効果を奏する。その結果として、早期の室内空気環境分析が期待できる。

加えて、捕集手段がアレルゲン、菌の非変性物質で構成されているため、捕集されたアレルゲン、菌は変性することなく、捕集手段で保持される。その結果として、従来の分析方法で適切な評価ができ、さらに、分析を阻害する物質を含まないため、室内空気汚染物質の正確な定性・定量分析が期待できる。

また、捕集分析部材が取外されると、開口部でプリーツ形状部が伸長し、開口部全面に渡ってプリーツ形状部が汚染物質を捕集するものであり、分析のために捕集分析部材を取外した後でも、空気はプリーツ形状部を通過するので、集塵性能を低下させることなく汚染物質の捕集が可能となる。

また、請求項２に記載の係る空気浄化装置は、捕集分析部材の圧力損失を空気清浄手段と同じもしくは低くしたものであり、捕集分析部材を通過する風量が大きくなるので、短期間で室内空間全体の汚染物質を捕集できるという効果を奏する。その結果として、早期の空気環境分析が期待できる。

また、請求項３に係る空気浄化装置は、捕集分析部材の捕集効率を空気清浄手段と同じもしくは高くしたものであり、微細な汚染物質が捕集できるという効果を奏する。その結果として、詳細な空気環境分析が期待される。

また、請求項４に係る空気浄化装置は、捕集分析部材が、少なくとも３つの捕集部で構成され、吸気口側に粗大粒子状汚染物質を捕集する粗大粒子捕集部、中間に微粒子状汚染物質を捕集する微粒子捕集部、排気口側にガス状汚染物質を捕集するガス捕集部を備えたものであり、分級効果を得ることが出来るので、各捕集部で選択的に汚染物質を捕集できるという効果を奏する。その結果として、捕集された汚染物質の分析が容易になるので、室内空気汚染物質の正確な定性・定量分析が期待できる。

また、請求項５に係る空気清浄装置は、微粒子捕集部が少なくとも２層の繊維径の異なる繊維層が積層されて成り、且つ、繊維径のより細い層が排気口側に配置されているものであり、微粒子のサイズによって分級効果を得ることができるので、各繊維層で選択的に捕集できるという効果を奏する。その結果として、捕集された汚染物質の分析が容易になり、室内空気汚染物質の正確な定性・定量分析が期待できる。

また、請求項６に係る空気清浄装置は、前記繊維層の少なくとも１層が極細繊維により形成されたものであり、より微細な粒子を捕集することが可能であり、室内空気汚染物質のより詳細な分析が可能となる。

以下、本発明における実施の形態について図面を参照しながら説明する。実施の形態として本発明の捕集分析部材を空気清浄装置に備えたものを例として示すが、本例に限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１を、添付図面を用いて説明する。

図１、図２に示すように、本実施形態のエアフィルタを備えた空気清浄装置は、本体ケース１内に送風手段２と空気清浄手段３と捕集手段４とを備えている。

本体ケース１は、略縦長箱形状で、この本体ケース１の前面側側面部に、略四角形状の吸気口５を設け、本体ケース１の天面部に、略四角形状の排気口７を備えている。本体ケース１内部には、吸気口５から排気口７に至る空気流路６を形成し、排気口７には、風向ルーバー８を設けている。

送風手段２は、本体ケース１の空気流路６に設けられ、遠心送風ファンである羽根９と、この羽根９を回転させる電動機１０とから構成されている。

なお、送風手段２として、例えば、シロッコファンやターボファン、プロペラファンやクロスフローファンが直流または交流電流によって駆動する電動機１０によって回転駆動するものが上げられる。シロッコファンであれば低回転数でも高い静圧がとれ、ターボファンであれば他よりファン効率がよく、プロペラファンであれば低回転数でも大きい風量がとれ、クロスフローファンであれば吹出気流が幅広にできるので、場合に応じて最適な方法を選択すればよい。

空気清浄手段３は、本体ケース１内の吸気口５背面側に位置しており、吸気口５側からプレフィルタ１１、集塵フィルタ１２、脱臭フィルタ１３の順で構成されている。

つまり、送風手段２によって、吸気口５から本体ケース１内に吸気された室内の空気は、空気清浄手段３、送風手段２を介して排気口７へと送風される構成となっており、室内の汚染空気を空気清浄手段３で清浄して、室内へ送風されるものである。

なお、空気清浄手段３としては、例えば、樹脂繊維を格子状に編んで形成される略平板形状のプレフィルタ１１と、濾材を蛇腹状に折り曲げて形成される略直方体形状の集塵フィルタ１２と、活性炭等の吸着剤を樹脂性の網に添着させた脱臭フィルタ１３によって構成するものがあげられる。このような構成とすると、本体ケース１内に取り込まれた空気から塵埃を除去するとともに、花粉・細菌等の小さな粒子とタバコ臭等のにおいを除去し、空気を清浄化することができる。

捕集手段４は、空気流路６の空気清浄手段３下方の並列した位置に設けられ、空気清浄手段３と同様、送風手段２を介して排気口７へと送風される構成となっており、室内汚染物質を捕集手段４で捕集して、室内へ送風されるものである。

なお、本実施の形態では、捕集手段４は全体を捕集分析部材として、本体ケース１に着脱自在に設けられており、捕集した汚染物質を分析する際には、本体ケース１から捕集手段４を取り外し、捕集された汚染物質を定性、定量分析を行なうことができる。

このような構成により、空気清浄装置を稼動し、室内空気を清浄化する際に、捕集手段４が室内汚染物質を捕集できるので、分析のためだけに微粒子捕集装置を別途用意して稼動することなく、また、大風量での空気処理が可能となるので、短期間で簡便に室内空間全体の汚染物質が捕集できる。

捕集手段４の構成について、図３及び図４を参照しながら説明する。

図３、図４に示すように捕集手段４は空気が流入する吸気口５側に粗大粒子捕集部１４、中間に微粒子捕集部１５、排気口７側にガス捕集部１６とで構成されており、その外周には枠形状の形状保持部１７が設けられている。

この様な構成にすることにより、粗大粒子を上流の粗大粒子捕集部１４で、微粒子を中間の微粒子捕集部１５で、ガスを下流のガス捕集部１６でと、汚染物質を選択的に捕集できる。その結果として、分析時における汚染物質の抽出が容易になるので、室内空気汚染物質の正確な定性・定量分析ができる。

また、微粒子捕集部１５は少なくとも２層の繊維径の異なる不織布状の繊維層を積層し、且つ、繊維径のより細い層が排気口側に配置した状態にしてもよい。繊維が重なってできる不織布の空隙のサイズは、繊維径によって変化するため、繊維径の異なる繊維層を積層し、且つ、繊維径のより細い層を下流側にすることで、微粒子においても分級効果を得ることができる。これにより微粒子を分析する際、菌やカビなど、種類によってある程度サイズが決まっているものを篩いにかけることで、分析を効率良く行なうことができる。不織布状の繊維層を形成する方式としては、湿式方式、乾式方式、スパンボンド方式やメルトブローン方式、静電紡糸法などの紡糸直接方式などが挙げられるが、これに限らず既知の手法を用いることができる。

また、前記繊維層の少なくとも１層が極細繊維により形成されたものであってもよい。これにより、より微細な粒子を捕集することが可能であり、室内空気汚染物質のより詳細な分析が可能となる。極細繊維とは、繊維径が数十ｎｍから１μｍの繊維を示す。なお、極細繊維の製造方法としては、メルトブローン法、静電紡糸法等が挙げられるがこれに限らず既知の手法を用いることができる。

粗大粒子捕集部１４と微粒子捕集部１５とガス捕集部１６の形状と構成は図３に示すように、それぞれが独立していてもよく、また図４に示すように、３つの捕集部が積層されていてもよい。

独立している場合は、各捕集部を分離しやすいので、分析時の取扱い性を向上できる。積層されている場合は、各捕集部の利用面積を大きくできるので、単位面積当りの風速を低減でき、その結果、捕集手段４を低圧力損失かつ高捕集効率にできる。これにより、短期間で微細な汚染物質まで捕集できるようになるので、詳細な空気環境を短期間で分析できる。

また、１つの独立した捕集部と２つの捕集部の積層という構成にしてもよく、用途に応じて粗大粒子捕集部１４と微粒子捕集部１５とガス捕集部１６の形状と構成は選択すればよい。

また、捕集手段４の圧力損失を空気清浄手段３と同じもしくは低くしたものであり、より好ましくは低くしたものである。捕集手段４の圧力損失を低くする方法として、例えば、空気清浄手段３と捕集手段４がともに不織布で構成されている場合は、捕集手段４の不織布を構成している繊維の繊維径を空気清浄手段３に対して細くする方法がある。繊維径を細くすることで、空気流の乱れによる抵抗を減少できるので、同等の捕集効率でも圧力損失を低くできる。この例に限らず、捕集手段４の圧力損失を低くする方法は、捕集手段４を構成する材料に応じて、適宜選択すればよい。

このように、捕集手段４の圧力損失が空気清浄手段３よりも低いと、捕集手段４を通過する風量が大きくなるため、短期間で室内空間全体の汚染物質を捕集できる。その結果として、早期の空気環境分析が期待できる。

また、捕集手段４の捕集効率を空気清浄手段３と同じもしくは高くしたものであり、より好ましくは高くしたものである。捕集手段４の捕集効率を高くする方法として、例えば、空気清浄手段３と捕集手段４がともに不織布で構成されている場合は、捕集手段４の不織布にエレクトレット処理を施す方法がある。エレクトレット処理を施すことで、不織布の繊維が帯電するため、物理的捕集に加え、静電気力でも汚染物資を捕集するようになるので、同等の圧力損失でも捕集効率を高くできる。この例に限らず、捕集手段４の捕集効率を高くする方法は、捕集手段４を構成する材料に応じて、適宜選択すればよい。

このように、捕集手段４の捕集効率が空気清浄手段３よりも高いと、微細な汚染物質が捕集できる。その結果として、詳細な空気環境分析が期待できる。

捕集手段４を構成する材質は、アレルゲン、菌等の非変性物質であれば、特に限定されない。具体例として、粗大粒子捕集部１４と微粒子捕集部１５にはポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリオレフィン、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルサルホン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリアリレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリ乳酸、ポリウレタン、セルロース化合物等の樹脂材料やガラスなどの無機物質が、ガス捕集部１６には活性炭やゼオライト等が挙げられる。

このように、捕集手段４がアレルゲン、菌の非変性物質で構成されていると、捕集されたアレルゲン、菌は変性することなく、捕集手段４で保持される。その結果として、従来の分析方法で適切な評価ができ、さらに、分析を阻害する物質を含まないため、室内空気汚染物質の正確な定性・定量分析が期待できる。

また、捕集した汚染物質の分析方法としては液体クロマトグラフ分析法、ガスクロマトグラフ分析法、質量分析法、ＥＬＩＳＡ法、標準寒天培地法、走査型電子顕微鏡法等が挙げられ、粒子、アレルゲン、菌、ガス等に対して適した手法を選択することで、捕集した室内汚染物質を定性、定量的に分析することができる。

（実施の形態２）
以下本発明の実施の形態２を、添付図面を用いて説明する。実施の形態１と同様の作用効果を有する構成については同一符号を用い、詳細な説明は省略する。

図５は実施の形態２における捕集手段４の斜視図である。

図５（ａ）に示すように、捕集手段４は着脱自在な捕集分析部材１８と伸縮可能なプリーツ形状部１９とを備えており、捕集した汚染物質を分析する際には、捕集手段４から捕集分析部材１８を取り外し、捕集された汚染物質を定性、定量分析を行なうことができる。

このような構成により、捕集分析部材１８を取外した後、プリーツ形状部１９が伸長するので、捕集手段４の開口部全面に渡ってプリーツ形状部１９が存在することができる。その結果、新しい捕集分析部材１８を準備する手間無く、捕集手段４の集塵性能を維持できる。

つまり、伸縮可能なプリーツ形状部１９を用いることによって、図５（ｂ）に示すように、捕集手段４から捕集分析部材１８を取外して空隙が生じても、図５（ｃ）に示すように、プリーツ形状部１９が空隙箇所に伸長し、捕集分析部材１８が取外された箇所の空隙を塞ぐことができる。

すなわち、空隙箇所を塞ぐための新たな捕集分析部材１８を準備すること無く、集塵性能を維持した状態にて捕集手段４を利用することができる。

本発明の空気清浄装置は、短期間で簡便に室内空間の環境状態を正確に分析できるため、家庭用または業務用の空気政情装置における汚染物質の捕集・分析装置として有用である。

１ 本体ケース
２ 送風手段
３ 空気清浄手段
４ 捕集手段
５ 吸気口
６ 空気流路
７ 排気口
８ 風向ルーバー
９ 羽根
１０ 電動機
１１ プレフィルタ
１２ 集塵フィルタ
１３ 脱臭フィルタ
１４ 粗大粒子捕集部
１５ 微粒子捕集部
１６ ガス捕集部
１７ 形状保持部
１８ 捕集分析部材
１９ プリーツ形状部

Claims (6)

1. 吸気口と排気口を連通して設けた空気流路を有する本体ケースと、
   前記空気流路を通風する送風手段と、
   前記空気流路に設けられた空気清浄手段と、
   前記空気流路の前記空気清浄手段の外周部に接するように並列した位置に設けられ、通過する空気中に含まれる汚染物質を捕集し、成分を分析するための捕集手段を備え、
   前記捕集手段の少なくとも一部に着脱可能な捕集分析部材を設け、前記捕集手段がアレルゲン、菌の非変性物質で構成されている空気清浄装置であって、
   前記捕集手段は開口部で伸縮可能なプリーツ形状部と捕集分析部材とで構成されており、
   前記捕集分析部材が取外されると、前記開口部でプリーツ形状部が伸長し、前記開口部全面に渡ってプリーツ形状部が汚染物質を捕集することを特徴とする空気清浄装置。
2. 捕集分析部材の圧力損失を空気清浄手段と同じもしくは低くしたことを特徴とする請求項１に記載の空気清浄装置。
3. 捕集分析部材の捕集効率を空気清浄手段と同じもしくは高くしたことを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の空気清浄装置。
4. 捕集分析部材が、少なくとも３つの捕集部で構成され、
   吸気口側に粗大粒子状汚染物質を捕集する粗大粒子捕集部、
   中間に微粒子状汚染物質を捕集する微粒子捕集部、
   排気口側にガス状汚染物質を捕集するガス捕集部と、を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の空気清浄装置。
5. 微粒子捕集部が少なくとも２層の繊維径の異なる繊維層が積層されて成り、且つ、繊維径のより細い層が排気口側に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の空気清浄装置。
6. 前記繊維層の少なくとも１層が極細繊維により形成されたものであることを特徴とする請求項５に記載の空気清浄装置。
   

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