JP7123106B2 - 空気清浄機 - Google Patents

Description

本発明は、空気清浄機に関する。

近年、フィルタによるろ過、紫外線照射による有機物等の分解等により空気を清浄化する空気清浄機の利用が一般家庭等にも広がっている。空気清浄機は、壁に取り付けられる場合もあるが、一般家庭等では床に置いて使用されることが通常である。

空気清浄機には、空気中の微粒子の除去だけでなく、空気中の臭気成分の除去も求められる。人は、顔の高さ付近の空気を吸い込むため、顔の高さの空気の臭気成分を取り除くことがより効果的である。そこで、特許文献１は、比較的高い位置の空気を吸い込んで臭気成分を取り除くことができるような高さに空気清浄機を配置するために、空気清浄機本体をその高さ及び上下方向傾斜角度を調節可能に支持するスタンドを使用することを提案している。

特開２０００－３１６９６２号公報

特許文献１に記載されるように、スタンドにより空気清浄機を高い位置に保持すると、スタンドが転倒しやすくなる。スタンドの脚の広がりを大きくすることによって転倒し難くすることはできるが、設置面積が大きくなるという不都合が生じる。特に、一般家庭等で使用する場合、大きな設置場所を確保することは難しい。

そこで、本発明は、設置面積が小さく、人が臭気を感じやすい高さの空気を清浄化できる空気清浄機を提供することを課題とする。

本発明の一態様に係る空気清浄機は、内部で空気を清浄化する清浄機本体と、前記清浄機本体の上に鉛直に延びるよう配設される吸引パイプと、を備え、前記清浄機本体は、前記吸引パイプを通して前記空気を吸い込み、清浄化した前記空気を前記吸引パイプの下端部の周囲から排出する。

上述の空気清浄機において、前記清浄機本体は、前記吸引パイプの下方に前記吸引パイプと略同軸に配置される棒状の光源と、両端が開放された筒状に形成されるメッシュ状の担持体及び前記担持体の表面に担持される光触媒を有し、前記光源の外側に間隔を空けて配置される触媒部材と、前記触媒部材のさらに外側に間隔を空けて配置される筒状の流路形成部材と、前記流路形成部材と略同軸に回転するインペラ、及び前記流路形成部材の下端に接続される吸込口が形成されたハウジングを有し、前記吸引パイプ及び前記流路形成部材を通して直線的に前記空気を吸い込んで、前記触媒部材に沿う前記空気の流れを形成し、軸方向視で前記流路形成部材よりも外側に前記空気を吐出する遠心送風機と、前記流路形成部材の外側に前記流路形成部材と平行に配置され、前記遠心送風機が吐出した前記空気を、上方に案内する排気パイプと、前記排気パイプと連通し、前記吸引パイプの下端部の周囲に前記排気パイプから流出する前記空気を案内し、多方向から前記吸引パイプに向かって前記空気を吹き出させる排気流路を画定する排気案内部材と、を備えてもよい。

上述の空気清浄機は、前記遠心送風機を収容する下端部材と、前記下端部材又は前記遠心送風機に固定される固定部、及び前記固定部から上方に延び、前記流路形成部材を保持する上伸部を有する支持部材と、前記支持部材の上端に固定される上端部材と、前記吸引パイプの下端に一体に固定され、前記排気パイプと前記排気流路とを連通させる穴状又は切り欠き状の連通部を有し、前記上端部材に着脱可能に取り付けられる接続フランジと、をさらに備えてもよい。

上述の空気清浄機において、前記光源及び前記触媒部材は、前記接続フランジを前記上端部材から取り外した状態で、前記流路形成部材の中に上方から挿入及び引抜可能に取り付けられてもよい。

上述の空気清浄機は、前記清浄機本体の下端に取り付けられ、軸方向視で前記清浄機本体よりも外側に延びる複数の脚部材を有する脚体をさらに備えてもよい。

本発明の一態様に係る空気清浄機は、設置面積が小さく、人が臭気を感じやすい高さの空気を清浄化できる。

本発明の一実施形態に係る空気清浄機を示す斜視図である。 図１の空気清浄機の分解斜視図である。 図１の空気清浄機の清浄機本体の断面図である。 図１の空気清浄機の排気案内部材の斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る空気清浄機Ａを示す斜視図である。図２は、空気清浄機Ａの分解斜視図である。

空気清浄機Ａは、内部で空気を清浄化する清浄機本体１と、清浄機本体１の上に鉛直に延びるよう配設される吸引パイプ３と、清浄機本体１の下端に取り付けられる脚体５と、を備える。清浄機本体１は、吸引パイプ３を通して空気を吸い込み、清浄化した空気を吸引パイプ３の下端部の周囲から排出する。

空気清浄機Ａを床面に配置した状態における吸引パイプ３の上端の高さ、つまり空気清浄機Ａが外気を吸い込む位置の高さの下限としては、人の顔の高さに近付けるために、１．０ｍが好ましく、１．２ｍがより好ましい。また、吸引パイプ３の上端の高さの上限としては、一般家庭等においても天井に近付きすぎないよう、２．０ｍが好ましく、１．８ｍがより好ましい。

清浄機本体１は、図３に詳しく示すように、光源１１と、触媒部材１２と、流路形成部材１３と、保持具１４と、遠心送風機１５と、下端部材１６と、排気パイプ１７と、支持部材１８と、上端部材１９と、接続フランジ２０と、排気案内部材２１と、外装部材２２と、上部カバー２３と、を備える。

清浄機本体１の高さの下限としては、触媒部材１２の面積を確保するために、０．２ｍが好ましく、０．３ｍがより好ましい。また、清浄機本体１の高さの上限としては、空気清浄機Ａの重心を低くして空気清浄機Ａの転倒を防止するために、０．６ｍが好ましく、０．５ｍがより好ましい。

光源１１は、鉛直に延びる棒状に形成され、吸引パイプ３の下方に、吸引パイプ３と略同軸に、つまり吸引パイプ３の中心軸上に存在するよう配置される。光源１１は、後述する触媒部材１２の光触媒を活性化させる光、例えば紫外光を発する。光源１１は、平面視で全ての方向に略均等に光を発することが好ましい。光源１１としては、典型的には低圧水銀灯、紫外線発光ダイオードアレイ等の紫外線ランプが用いられる。

触媒部材１２は、両端が開放された筒状に形成されるメッシュ状の担持体及び担持体の表面に担持される光触媒を有する。触媒部材１２は、全体としても、光が通過する多数の開口を有するメッシュ状の筒状体である。この触媒部材１２は、後で詳しく説明するように、光源１１の外側に間隔を空けて、光源１１と略同軸に配置される。なお、「メッシュ状」とは、多数の開口が平面的に形成されたシート状を意味し、線状の材料を縦横に組み合わせて形成される形状に限られない。触媒部材１２の開口率（光が通過する面積の割合）としては、例えば１５％以上５５％以下とすることができ、２０％以上５０％以下がより好ましい。これにより、光源１１から発せられて触媒部材１２を透過した光が後述する流路形成部材１３によって反射されて触媒部材１２の外面側に照射されるので、触媒部材１２の光触媒作用が活性化されて有機物等を分解する効果が向上する。

具体例として、担持体としては、金属箔をエッチングしてランダムな微細開口を形成したシート、ワイヤーメッシュ、樹脂成形メッシュ、パンチングメタル等を用いることができるが、光触媒を担持する能力、機械的特性及び経済性に優れるエキスパンドメタルが特に好適に用いられる。担持体をチタンにより形成し、その表面を酸化処理すれば、担持体と光触媒との密着性を向上することができる。また、担持体をアルミニウムによって形成すれば、比較的安価で加工性に優れた触媒部材１２を得ることができる。

担持体は、多重（本実施形態では２重）に巻回して筒状に形成されることが好ましい。開口率が大きい担持体を多重に巻回することにより、触媒部材１２の光透過率を適切な範囲内にすることができると共に、空気の光触媒への接触面積を大きくすることができる。触媒部材１２は、先に多重に巻回された担持体の表面に光触媒を担持させてもよいが、長尺帯状の担持体の表面に光触媒を担持させた後、担持体を適切な長さに切断して巻回することで、比較的容易に所望形状の触媒部材１２を得ることができる。具体例としては、担持体の表面に光触媒を担持した開口率４５％以上５５％の帯状の材料を２重に巻回することで、適切な開口率を有し、活性化した光触媒に効率よく空気を接触させられる触媒部材１２を形成することができる。

光触媒としては、特に限定されないが、現時点で優れた光触媒作用を有する材料として知られるアナターゼ型酸化チタンを用いることができる。空気との接触面積を大きくするために、光触媒は、担持体の表面を覆う粒子状体又は粉状体であることが好ましい。このような光触媒は、焼結により担持体の表面に固定されてもよい。具体的には、担持体に光触媒の粒子を分散したスラリーを塗布したものを焼成することによって、担持体の表面に光触媒を固定した触媒部材１２を得ることができる。

光源１１と触媒部材１２との間隔の下限としては、空気の流量を確保するために１０ｍｍが好ましく１５ｍｍがより好ましい。一方、光源１１と触媒部材１２との間隔の上限としては、空気を光触媒に効率よく接触させるために５０ｍｍが好ましく３０ｍｍがより好ましい。

触媒部材１２の厚みの下限としては、機械的な強度を担保するために０．３ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。一方、触媒部材１２の厚みの上限としては、触媒部材１２に沿って流れる空気と光触媒とを効率的に接触させるために３ｍｍが好ましく２ｍｍがより好ましい。

触媒部材１２の軸方向の長さを大きくするほど、空気と光触媒との接触が増大するので有機物等の分解効果は増大するが、空気中の有機物濃度は下流側に向かって減少するので体積効率は減少する。触媒部材１２の軸方向の長さの下限としては、空気と光触媒との接触を確保するために、触媒部材１２の内径の５倍が好ましく、８倍がより好ましい。一方、触媒部材１２の軸方向の長さの上限としては、空気清浄機Ａを小型化するために、触媒部材１２の内径の２０倍が好ましく、１５倍がより好ましい。

流路形成部材１３は、概略筒状に形成され、触媒部材１２のさらに外側に間隔を空けて、光源１１及び触媒部材１２と略同軸に配置される。流路形成部材１３は、光源１１から発せられて触媒部材１２を通過した光を反射することが好ましい。これにより、触媒部材１２の外側の光触媒を活性化することができ、有機物等を分解する効果を向上することができる。また、流路形成部材１３は、後述する保持具１４を受け入れて支持する受入構造を有することが好ましい。

なお、「光を反射する」とは、光触媒の吸収率が最大となる波長における反射率が５０％以上であることを意味するものとする。流路形成部材１３の内面の光反射率としては、光触媒の吸収率が最大となる波長において、６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。光触媒の活性化の観点からは、流路形成部材１３の光反射率は大きい程よいが、製造コスト及び汚れ等による能力のばらつきを考慮すると必ずしも鏡面加工等を行うことが好ましいとは限らない。つまり、流路形成部材１３は、アルミニウム板やステンレス板等の通常の金属材料を加工して形成することができ、そのような材料を前提として最適設計を行うことで、汚れ等による能力低下が小さい空気清浄機Ａが得られる。また、流路形成部材１３の内面の反射は、正反射に限られず拡散反射を含んでもよい。

触媒部材１２と流路形成部材１３との間隔の下限としては、触媒部材１２の開口を通過して流路形成部材１３で反射した光を触媒部材１２の開口以外の部分に照射するために、触媒部材１２の厚みの１倍が好ましく、１．５倍がより好ましい。一方、触媒部材１２と流路形成部材１３との間隔の上限としては、触媒部材１２の面積（径）を大きくするために、１０ｍｍが好ましく５ｍｍがより好ましい。つまり、触媒部材１２と流路形成部材１３との距離が近すぎる場合、正反射した反射光が触媒部材１２の開口を通過し、触媒部材１２の外側の光触媒に当たらないおそれがある。逆に、触媒部材１２と流路形成部材１３との距離が遠すぎる場合、後述する遠心送風機１５に対応して定められる流路形成部材１３の内径に対して触媒部材１２の径を小さくする必要があるため、触媒部材１２の有効面積が小さくなる。

保持具１４は、触媒部材１２を保持し、流路形成部材１３の中に軸方向に引き出し可能に挿入される。保持具１４は、触媒部材１２の外周に巻き付けられるよう配置される複数の帯状部と、複数の帯状部を連結するよう軸方向に延び、流路形成部材１３の保持溝に嵌合する一対の接続部とを有する構成とすることができる。この構成により、触媒部材１２を取り出して容易にクリーニングすることができる。

また、保持具１４は、保持具１４と共に光源１１を流路形成部材１３から引き抜くことを可能にするために、光源１１の遠心送風機１５側に配置される掻き出し部を有することができる。つまり、保持具１４は、光源１１及び触媒部材１２を、流路形成部材１３の中に上方から挿入及び引抜可能に取り付けることを可能にする。

遠心送風機１５は、流路形成部材１３と略同軸に回転するインペラ１５１、及び流路形成部材１３の一端に接続される吸込口１５２が形成されたハウジング１５３を有する。遠心送風機１５の吸込口１５２は、流路形成部材１３の下端に実質的に直接、つまり流路を画定する他の構成要素を介さずに接続される。流路形成部材１３の下端に吸込口１５２を接続するよう配置することで吸込口１５２に流路を接続するための構成を有しない市販の遠心送風機１５を使用することができるので、空気清浄機Ａの製造コストを低減することができる。

遠心送風機１５は、軸方向に空気を吸い込んで、インペラ１５１により径方向外側に空気を移動させ、インペラ１５１の接線方向に空気を吐出する。このため、吸引パイプ３及び流路形成部材１３を通して直線的に空気を吸い込んで、流路形成部材１３の中に触媒部材１２に沿う空気の流れを形成する。このように、流路形成部材１３の内部に触媒部材１２に沿う空気の流れを形成することで、空気と光触媒との接触を促進することができるので、空気清浄機Ａは、効率よく空気中の有機物等を分解できる。このような空気の直線的な流れを形成するために、遠心送風機１５は、流路形成部材１３よりも大きい径を有するインペラ１５１を有し、軸方向視で流路形成部材１３よりも外側に空気を吐出する。空気清浄機Ａは、このような遠心送風機１５を用いて空気を吸引及び排気するため、駆動音が小さく、消費電力も小さい。

遠心送風機１５としては、プレートファン（ラジアル送風機／径向き送風機）、シロッコファン（多翼送風機／前向き送風機）、ターボファン（後向き送風機）等を挙げることができ、中でもシロッコファンが特に好適に用いられる。なお、「略同軸」とは、厳密な軸の一致を要求せず、インペラ１５１の回転中心線が流路形成部材１３の内部空間を貫通すればよい。

下端部材１６は、遠心送風機１５を収容し、遠心送風機１５吐出した空気を排気パイプ１７に接続する流路を画定する。

排気パイプ１７は、流路形成部材１３の外側に流路形成部材１３と平行に配置され、遠心送風機１５が吐出した空気を、上方に案内する。排気パイプ１７の内径の下限としては、排気抵抗を抑制するために、流路形成部材１３の内径の０．６倍が好ましい。また、排気パイプ１７の内径の上限としては、清浄機本体１を小型化するために、流路形成部材１３の内径の１．０倍が好ましい。

支持部材１８は、下端部材１６又は遠心送風機１５に固定される固定部１８１と、固定部１８１から上方に延び、流路形成部材を保持する上伸部１８２と、を有する。支持部材１８は、下端部材１６と上端部材１９とを接続し、清浄機本体１の形状を保持する構造材である。また、支持部材１８は、光源１１、遠心送風機１５等に電力を供給する電気部品１８３を保持することができる。

上端部材１９は、支持部材１８の上端に固定される。上端部材１９は、流路形成部材１３と吸引パイプ３とを連通させると共に、光源１１及び触媒部材１２を保持する保持具１４を流路形成部材１３内に着脱するための吸入開口１９１と、排気パイプ１７と連通又は排気パイプ１７が貫通する排気開口１９２と、を有する。

接続フランジ２０は、吸引パイプ３の下端に一体に固定され、上端部材１９に着脱可能に取り付けられる。つまり、接続フランジ２０は、吸引パイプ３を清浄機本体１に取り付けるための部材である。この接続フランジ２０を上端部材１９から取り外した状態で、光源１１及び触媒部材１２の流路形成部材１３への挿入及び引抜が可能となる。このため、接続フランジ２０は、上端部材１９に対して、例えばつまみねじ、蝶ねじ等の容易に取り外しできる固定手段を用いて取り付けられることが好ましい。

空気清浄機Ａは、接続フランジ２０が取り外されたときに電源が遮断されるよう構成されることが好ましい。これにより、光源１１及び触媒部材１２のメンテナンスを行う際の安全性を確保できる。

接続フランジ２０は、排気パイプ１７と排気案内部材２１とを連通させる穴状又は切り欠き状の連通部２０１を有する。また、接続フランジ２０と上端部材１９との間に、エアフィルタ２０２が配置されてもよい。

排気案内部材２１は、接続フランジ２０の上に配置され、排気パイプ１７と連通する排気流路２１１を画定する。図４に示すように、排気流路２１１は、排気パイプ１７から流出した空気を吸引パイプ３の下端部の周囲に案内し、多方向から吸引パイプ３に向かって空気を吹き出させるよう、複数の吹出口２１２を有する。このように、多方向から吸引パイプ３に向かって空気を吹き出させることで、清浄化された空気の流速を低減できるため、周囲の塵埃を巻き上げることを防止できる。

外装部材２２は、筒状に形成され、その一端が下端部材１６に、他端が上端部材１９に嵌合し、流路形成部材１３、排気パイプ１７、支持部材１８等の構成要素を覆う。外装部材２２は、ユーザが内部の電気部品１８３に触れることを防止すると共に、空気清浄機Ａの美観を向上する。

上部カバー２３は、排気案内部材２１を覆い、美観を向上する。上部カバー２３は、排気案内部材２１の外面に意匠性を付与できる場合には省略できる。しかしながら、上述のような複雑な排気流路２１１を有する排気案内部材２１を樹脂成形体により安価に形成する場合には、排気案内部材２１とは別に形成される上部カバー２３を用いることで、空気清浄機Ａにより高度な美観を付与できる。

吸引パイプ３は、清浄機本体１の上に鉛直に延びるよう配設され、上端から空気を吸い込んで、清浄機本体１よりも高い位置の空気を清浄機本体１に導入する。吸引パイプ３は、上端に吸込キャップ３１を有する。また、吸引パイプ３の上部には、例えばＵＳＢジャック等の付帯装置３２を設けてもよい。

吸込キャップ３１は、吸引パイプ３に吸い込まれる空気中から大きな異物を取り除くプレフィルタ３１１を有することが好ましい。また、吸込キャップ３１は、所望の物品を保持するためのフック等を有してもよい。空気清浄機Ａは、フック等を有する吸込キャップ３１をオプションとして提供することで、使用場所を広げることができる。例として、点滴パックを吊り下げるフックを有する吸込キャップ３１を用いることで、空気清浄機Ａは、点滴スタンドとしても使用することができる。これにより、点滴を受ける患者が吸い込む空気を清浄化できる。また、衣類ハンガーを掛けられる吸込キャップ３１を提供すれば、空気清浄機Ａをコートハンガーとして使用できる。

付帯装置３２は、空気清浄機Ａの用途を広げるために設けることができる。例として、付帯装置３２がＵＳＢジャックである場合、空気清浄機Ａを点滴スタンドとして使用する際に、付帯装置３２他の医療機器を使用するための電源を提供できる。付帯装置３２は、部分的に吸引パイプ３の流路を制限するが、全体としての流路抵抗を大きく増大させるものではない。

脚体５は、清浄機本体１の下端に取り付けられ、軸方向視で清浄機本体１よりも外側に延びる複数の脚部材５１を有する。脚部材５１は、それぞれ車輪５２を有してもよい。脚体５は、空気清浄機Ａの重心をできるだけ低くできるよう、床面と清浄機本体１の下端との距離を必要最小限に留めるよう構成されることが好ましい。このような脚体５を備えることにより、空気清浄機Ａの転倒を防止できる。

以上の構成を備える空気清浄機Ａは、清浄機本体１から上方に鉛直に延びるよう吸引パイプ３を有するため、人が臭いを感じやすい高さの空気を吸引して清浄化するため、効果的に室内の臭いを低減できる。また、空気清浄機Ａは、上部の吸引パイプ３の重量が小さく、重心が低いため、脚体５の平面視での大きさを小さくしても転倒を防止できる。これにより、空気清浄機Ａは、設置面積を小さくできる。

以上、本発明の一実施形態に係る空気清浄機Ａについて説明したが、本発明に係る空気清浄機の構成及びその効果は、上述したものに限定されない。例として、本発明に係る空気清浄機において、清浄機本体は、光触媒を用いるものに限られず、例えばプラズマ放電、ＨＥＰＡフィルタ等、他の手段によって空気を清浄化するものであってもよい。また、本発明に係る空気清浄機は、例えば皿形の脚体を有してもよく、清浄機本体の下端部材が脚として機能を有してもよい。

Ａ 空気清浄機
１ 清浄機本体
１１ 光源
１２ 触媒部材
１３ 流路形成部材
１４ 保持具
１５ 遠心送風機
１５１ インペラ
１５２ 吸込口
１５３ ハウジング
１６ 下端部材
１７ 排気パイプ
１８ 支持部材
１８１ 固定部
１８２ 上伸部
１８３ 電気部品
１９ 上端部材
１９１ 吸入開口
１９２ 排気開口
２０ 接続フランジ
２０１ 連通部
２０２ エアフィルタ
２１ 排気案内部材
２１１ 排気流路
２１２ 吹出口
２２ 外装部材
２３ 上部カバー
３ 吸引パイプ
３１ 吸込キャップ
３１１ プレフィルタ
３２ 付帯装置
５ 脚体
５１ 脚部材
５２ 車輪

Claims (5)

1. 遠心送風機を備えるとともに、内部で空気を清浄化する清浄機本体と、
   前記清浄機本体の上に鉛直に延びるよう配設され、上端の高さが１ｍ～２ｍである吸引パイプと、
   を備え、
   前記清浄機本体は、前記吸引パイプを通して前記空気を吸い込み、清浄化した前記空気を多方向から前記吸引パイプに向かって吹き出させるよう前記吸引パイプの下端部の周囲から排出する、空気清浄機。
2. 前記清浄機本体は、
   前記吸引パイプの下方に前記吸引パイプと略同軸に配置される棒状の光源と、
   両端が開放された筒状に形成されるメッシュ状の担持体及び前記担持体の表面に担持される光触媒を有し、前記光源の外側に間隔を空けて配置される触媒部材と、
   前記触媒部材のさらに外側に間隔を空けて配置される筒状の流路形成部材と、
   前記流路形成部材の外側に前記流路形成部材と平行に配置され、前記遠心送風機が吐出した前記空気を、上方に案内する排気パイプと、
   前記排気パイプと連通し、前記吸引パイプの下端部の周囲に前記排気パイプから流出する前記空気を案内し、多方向から前記吸引パイプに向かって前記空気を吹き出させる排気流路を画定する排気案内部材と、
   を備え、
   前記遠心送風機は、前記流路形成部材と略同軸に回転するインペラ、及び前記流路形成部材の下端に接続される吸込口が形成されたハウジングを有し、前記吸引パイプ及び前記流路形成部材を通して直線的に前記空気を吸い込んで、前記触媒部材に沿う前記空気の流れを形成し、軸方向視で前記流路形成部材よりも外側に前記空気を吐出する、請求項１に記載の空気清浄機。
3. 前記遠心送風機を収容する下端部材と、
   前記下端部材又は前記遠心送風機に固定される固定部、及び前記固定部から上方に延び、前記流路形成部材を保持する上伸部を有する支持部材と、
   前記支持部材の上端に固定される上端部材と、
   前記吸引パイプの下端に一体に固定され、前記排気パイプと前記排気流路とを連通させる穴状又は切り欠き状の連通部を有し、前記上端部材に着脱可能に取り付けられる接続フランジと、
   をさらに備える、請求項２に記載の空気清浄機。
4. 前記光源及び前記触媒部材は、前記接続フランジを前記上端部材から取り外した状態で、前記流路形成部材の中に上方から挿入及び引抜可能に取り付けられる、請求項３に記載の空気清浄機。
5. 前記清浄機本体の下端に取り付けられ、軸方向視で前記清浄機本体よりも外側に延びる複数の脚部材を有する脚体をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の空気清浄機。

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