JP6683021B2 - 空気清浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気清浄装置に関する。

下記特許文献１に開示された従来の空気清浄機は、以下のように構成されている。集塵フィルタ（１０）が、濾材（２４）をプリーツ状に形成したＨＥＰＡフィルタ等の高効率フィルタで構成されている。紫外線ランプ（１１）が集塵フィルタ（１０）の前後両面に、濾材（２４）のプリーツ方向に対して直交して配置されている。

特開２００３−１９０２６９号公報

従来の構成では、濾材（２４）の表面の全体に紫外線を当てるためには、集塵フィルタ（１０）と同じ長さを有する紫外線ランプ（１１）を二本必要とする。その結果、構造が複雑になり、高コストとなる原因になる。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、少ない光源でも濾材の表面の広範囲に紫外線を到達させることが可能な集塵フィルタを備えた空気清浄装置を提供することを目的とする。

本発明に係る空気清浄装置は、紫外線を拡散させる紫外線拡散手段を有する繊維により少なくとも部分的に構成された濾材を備える集塵フィルタと、紫外線光源と、を備える空気清浄装置であって、紫外線光源から発せられた紫外線は、集塵フィルタの濾材に照射され、紫外線拡散手段として、繊維の外径より小さい外径を有する微粒子が繊維の本体の内部に分散しており、微粒子は、紫外線透過性を有し、繊維の本体は、紫外線透過性を有し、微粒子と、繊維の本体とは、屈折率が異なり、繊維を透過する紫外線が拡散されるものである。

本発明によれば、少ない光源でも集塵フィルタの濾材の表面の広範囲に紫外線を到達させることが可能となる。

実施の形態１の集塵フィルタを示す斜視図である。 紫外線拡散手段を備える繊維の例を示す縦断面図である。 紫外線拡散手段を備える繊維の他の例を示す縦断面図である。 実施の形態１の集塵フィルタが備える濾材の模式的な断面図である。 図１中の仮想平面Ａで切断した断面図である。 図１中の仮想平面Ａで切断した断面図である。 図６の一部を拡大した模式的な断面図である。 比較例の集塵フィルタを示す図である。 図８の一部を拡大した模式的な断面図である。 実施の形態１の集塵フィルタを備える空気清浄機の模式的な断面図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。本開示は、以下の各実施の形態で説明する構成のうち、組合わせ可能な構成のあらゆる組合わせを含み得る。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の集塵フィルタを示す斜視図である。図１に示す実施の形態１の集塵フィルタ１は、繊維により構成された濾材２を備える。濾材２は、等間隔のプリーツ形状に折られた状態になっている。図示を省略するが、集塵フィルタ１は、濾材２の形状を保持するための保持枠をさらに備えてもよい。集塵フィルタ１は、例えば、空気清浄機に備えられてもよい。集塵フィルタ１は、例えば、ＨＥＰＡフィルタでもよい。なお、以下の説明では、集塵フィルタ１について、濾材２のプリーツの延びる方向を「縦方向」と称し、縦方向に垂直な方向を「横方向」と称する。

紫外線光源１０は、紫外線を発する。紫外線光源１０から発せられた紫外線は、集塵フィルタ１の濾材２に照射される。集塵フィルタ１の濾材２に捕集されたほこりなどの汚れには、例えば、ウイルス、細菌、真菌などの微生物、あるいは花粉、臭い成分などの有機物質が含まれる場合がある。紫外線光源１０から発せられた紫外線を、集塵フィルタ１の濾材２に照射することで、そのような微生物あるいは有機物質を不活性化することができる。紫外線によって微生物あるいは有機物質を不活性化することを以下の説明では「除菌」と称する。

紫外線光源１０は、例えば、水銀ランプを用いるものでもよいし、発光ダイオード（紫外線ＬＥＤ）を用いるものでもよい。紫外線光源１０として、紫外線ＬＥＤを複数並べて配置してもよい。紫外線光源１０から発せられる紫外線の波長は、例えば、２００ｎｍから３００ｎｍの範囲にある波長を含んでもよい。紫外線光源１０は、集塵フィルタ１の縦方向を長手方向とする形状でもよい。

濾材２の少なくとも一部は、紫外線を拡散させる紫外線拡散手段を有する繊維によって構成されている。紫外線拡散手段は、繊維にて反射する紫外線を拡散させてもよい。紫外線拡散手段は、繊維を透過する紫外線を拡散させてもよい。以下、図２及び図３を参照して、紫外線拡散手段を備える繊維の例を説明する。

図２は、紫外線拡散手段を備える繊維の例を示す縦断面図である。実施の形態１の集塵フィルタ１が備える濾材２の全部または一部は、図２に示す繊維３によって構成されてもよい。繊維３は、当該繊維３の外径より小さい外径を有する微粒子４が繊維３の内部に分散した構造を有する。多数の微粒子４は、繊維３の本体５の内部に分散した状態になっている。図示の構成では、微粒子４の全体が繊維３の本体５の内部にあるが、少なくとも一部の微粒子４において、当該微粒子４の一部分が本体５の表面より外側へ突出してもよい。

微粒子４は、紫外線透過性を有する。繊維３の本体５は、紫外線透過性を有する。微粒子４と、繊維３の本体５とは、屈折率が異なる。繊維３の表面から繊維３の内部に入射した紫外線は、微粒子４と本体５との界面で反射または屈折する。これにより、繊維３にて反射する紫外線及び繊維３を透過する紫外線が拡散される。微粒子４は、光拡散剤としての機能を有する。

繊維３の本体５は、例えば、ポリプロピレン、レーヨンまたはポリエステルなどの樹脂を主成分とするものでもよい。微粒子４は、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂などからなるものでもよい。微粒子４としては、例えば、積水化成品工業株式会社製の商品名「テクポリマー」を用いてもよい。微粒子４は、樹脂製のものに限らず、ガラス製でもよい。微粒子４の形状は、図示のような球形に限らず、球形以外の形状でもよい。

図３は、紫外線拡散手段を備える繊維の他の例を示す縦断面図である。実施の形態１の集塵フィルタ１が備える濾材２の全部または一部は、図３に示す繊維６によって構成されてもよい。繊維６の表面には、多数の微細な凹凸が形成されている。これらの凹凸が形成された繊維６の表面で紫外線が反射または屈折することで、繊維６にて反射する紫外線及び繊維６を透過する紫外線が拡散される。繊維６は、紫外線透過性を有してもよい。

濾材２は、複数の層を備えるものでもよい。図４は、実施の形態１の集塵フィルタ１が備える濾材２の模式的な断面図である。図４に示す濾材２は、第一層７と第二層８とを貼り合せた構造を有する。第一層７と第二層８とは、材質及び外径の少なくとも一方が異なる繊維によって構成されてもよい。第一層７は、集塵を捕集するための目の細かいシートでもよい。集塵を捕集するための目の細かいシートは、強度が低い。第二層８は、第一層７を補強するための目の粗いシートでもよい。第一層７及び第二層８の双方が、紫外線拡散手段を備える繊維によって形成されてもよい。第一層７のみが、紫外線拡散手段を備える繊維によって形成されてもよい。第二層８のみが、紫外線拡散手段を備える繊維によって形成されてもよい。図示の構成に限らず、濾材２は、三層以上の複数の層を備えてもよい。その場合、複数の層のうちの少なくとも一層が、紫外線拡散手段を備える繊維によって形成されていればよい。

図５は、図１中の仮想平面Ａで切断した断面図である。図５に示すように、本実施の形態では、紫外線光源１０は、集塵フィルタ１の横方向の位置に関して、集塵フィルタ１の横方向の中央に配置されている。図５中の矢印付きの直線は、紫外線光源１０から発せられた紫外線及びその反射光を示す。図５中の点線は、濾材２の表面のうち紫外線が到達する範囲の例を示す。

本実施の形態であれば、以下の効果が得られる。図５に示すように、集塵フィルタ１の横方向の中央においては、紫外線光源１０からの紫外線が濾材２のプリーツの奥まで直接照射される。集塵フィルタ１の横方向の中央以外の位置では、紫外線光源１０からの紫外線が、隣接するプリーツの山によって遮られる。このため、集塵フィルタ１の横方向の中央以外の位置では、濾材２のプリーツの内側において、紫外線光源１０からの紫外線が直接照射されない領域が生じる。濾材２を構成する繊維が紫外線拡散手段を備えることで、濾材２の表面における紫外線のランダムな反射が促進される。濾材２の表面で紫外線がランダムな反射を繰り返すことで、光量は下がりながらも、プリーツの奥まで紫外線が到達する。その結果、集塵フィルタ１の横方向の中央以外の位置においても、濾材２のプリーツの奥まで紫外線が到達する。よって、濾材２の表面の広い範囲において紫外線による除菌効果が得られる。図５中では、濾材２の表面で反射を繰り返すことでプリーツの奥まで到達する紫外線の代表的な経路を示す。

図６は、図１中の仮想平面Ａで切断した断面図である。図７は、図６の一部を拡大した模式的な断面図である。図６及び図７中の矢印付きの直線は、紫外線光源１０から発せられた紫外線、並びに、その反射光及び透過光を示す。図６及び図７中の点線は、濾材２の表面のうち紫外線が到達する範囲の例を示す。

濾材２に照射された紫外線の一部は、濾材２の反対側へ透過する。図６及び図７に示す例は、図５に示す例で説明した効果に加えて、その透過光による効果を得る場合の例である。濾材２を構成する繊維が紫外線拡散手段を備えることで、図７に示すように、濾材２の内部で紫外線の拡散が促進され、濾材２の紫外線光源１０側の面と反対側の面から紫外線が様々な角度で出射する。そのようにして濾材２を透過して濾材２の反対側の面から出射した紫外線が、隣接するプリーツの表面に照射されることで、濾材２の紫外線光源１０側の面と反対側の面にも広い範囲に紫外線が到達する。よって、濾材２の紫外線光源１０側の面だけでなく、その反対側の面でも、広い範囲において紫外線による除菌効果が得られる。

以上説明したように、本実施の形態であれば、集塵フィルタ１の横方向の幅に比べて紫外線光源１０が小さい場合であっても、濾材２の広い範囲に紫外線を到達させることができる。よって、小型の紫外線光源１０を用いたり、少ない数の紫外線光源１０を用いたりしても、濾材２の広い範囲で紫外線による除菌効果が得られる。このため、構造が簡単になり、コストを低減できる。また、濾材２の素材の材料を変更するだけで上記効果が得られるので、既存の製造設備を使用することができ、大きな設備投資が不要になる。

図８は、比較例の集塵フィルタを示す図である。図９は、図８の一部を拡大した模式的な断面図である。図８に示す比較例の集塵フィルタ９０が備える濾材９１は、紫外線拡散手段を備えない繊維で全体が構成されている。図８及び図９中の矢印付きの直線は、紫外線光源１０から発せられた紫外線を示す。濾材９１の表面及び内部では、紫外線の拡散が促進されない。図８及び図９では、濾材９１で紫外線が反射も拡散もしないと仮定した場合の、紫外線が到達する範囲を、点線で示す。比較例の集塵フィルタ９０では、濾材９１において紫外線が到達しない領域が広く発生する。このため、比較例の集塵フィルタ９０では、濾材９１において、限られた一部の範囲でしか紫外線による除菌効果が得られない。

図１０は、実施の形態１の集塵フィルタ１を備える空気清浄機２０の模式的な断面図である。図１０に示すように、空気清浄機２０は、筐体２１を備える。筐体２１の内部に、集塵フィルタ１、紫外線光源１０、及び送風装置２２が設置されている。筐体２１の前面部には、室内の空気を筐体２１内に吸込むための吸込口２３が設けられている。筐体２１の上面部には、筐体２１内に吸込んだ空気を吹出すための吹出口２４が設けられている。吸込口２３から筐体２１内に流入した空気は、集塵フィルタ１及び送風装置２２を通過して、吹出口２４から筐体２１外へ流出する。空気清浄機２０は、例えば、プレフィルタ、消臭フィルタなどを含む他の機器（図示省略）をさらに備えてもよい。

図示の構成では、筐体２１の前面部に吸込口２３が形成されているが、このような構成に代えて、例えば、筐体２１の側面部に吸込口２３を形成してもよい。図示の構成では、筐体２１の前面部の内側に紫外線光源１０を配置しているが、紫外線光源１０の設置箇所はこれに限定されるものではない。

本発明の集塵フィルタは、上記のような空気清浄機２０に限らず、例えば、空調装置に備えられた空気清浄装置、電気掃除機の排気を浄化する空気清浄装置などにも適用可能である。

１ 集塵フィルタ、 ２ 濾材、 ３ 繊維、 ４ 微粒子、 ５ 本体、 ６ 繊維、 ７ 第一層、 ８ 第二層、 １０ 紫外線光源、 ２０ 空気清浄機、 ２１ 筐体、 ２２ 送風装置、 ２３ 吸込口、 ２４ 吹出口、 ９０ 集塵フィルタ、 ９１ 濾材

Claims (3)

1. 紫外線を拡散させる紫外線拡散手段を有する繊維により少なくとも部分的に構成された濾材を備える集塵フィルタと、
   紫外線光源と、
   を備える空気清浄装置であって、
   前記紫外線光源から発せられた紫外線は、前記集塵フィルタの前記濾材に照射され、
   前記紫外線拡散手段として、前記繊維の外径より小さい外径を有する微粒子が前記繊維の本体の内部に分散しており、
   前記微粒子は、紫外線透過性を有し、
   前記繊維の前記本体は、紫外線透過性を有し、
   前記微粒子と、前記繊維の前記本体とは、屈折率が異なり、
   前記繊維を透過する紫外線が拡散される空気清浄装置。
2. 前記微粒子がガラス製である請求項１に記載の空気清浄装置。
3. 前記濾材は、複数の層を有し、
   前記複数の層のうちの少なくとも一層を形成する繊維が前記紫外線拡散手段を備える請求項１または請求項２に記載の空気清浄装置。

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